Was sind die wichtigsten Kenngrößen beim Test von Lautsprechern?

Der Maximalpegel eines Lautsprecher als wichtige Kenngröße kann auf verschiedene Arten bestimmt werden. Am einfachsten gelingt es rein rechnerisch, wobei die Sensitivity für 1 W/1 m zu Grunde gelegt und dann der Pegelzuwachs für die maximale Belastbarkeit beaufschlagt wird.

Hat der Lautsprecher z. B. eine Sensitivity von 89 dB und eine Belastbarkeit von 180 W, was gegen – über einem Watt ein Plus von 22,6 dB ist, dann wäre der Maximalpegel 111,6 dB. Hier handelt es sich um effektive Leistungswerte (RMS-Werte) und Leq Schalldruckpegelwerte (Energie-äquivalenter Dauerschallpegel). Je nach Art und Crestfaktor (Verhältnis Peak- zu RMS-Wert) des Signals, kann der Peakwert entsprechend höher ausfallen.

Hat das Signal einen Crestfaktor von 6 dB, dann liegt der zu messende Schalldruck als Peakwert im günstigsten Fall bei 117,6 dB. Bei diesen Berechnung werden allerdings weder die Powercompression noch die Verzerrungen berücksichtigt. Powercompression bedeutet hier, dass die angenommene Sensitivity, also die Basisgröße für die Berechnung, bei hoher Leistung nachlässt. Ursachen können die Erwärmung der Schwingspule oder auch Kompressionseffekte durch die limitierte Auslenkung oder den Antrieb des Lautsprechers sein.

Möchte man diese mit berücksichtigen, dann muss der Maximalpegel über eine Messung bestimmt werden. Dazu kann z. B. ein Rauschen mit einer für Sprache oder Musik üblichen spektralen Verteilung und einem definierten Crestfaktor genutzt werden.

Mit einem solchen Signal wird der Lautsprecher bis an seine Belastbarkeitsgrenze ausgesteuert, um dann den Schalldruck als Leq- und als Peak-Wert zu messen. Dieser Vorgang entspricht jetzt messtechnisch dem, was vorher nur berechnet wurde. Effekte wie die Powercompression gehen in der Messung jedoch im Vergleich zur reinen Berechnung mit ein.

Diese Messung zeigt den maximal erreichbaren Pegel, gibt jedoch keine Auskunft darüber, in welcher Qualität das Signal noch wiedergegeben wird. Um auch die Qualität der Wiedergabe beurteilen zu können, gibt es eine spezielle Messung mit kurzen Sinusburst-Signalen mit einer frequenzabhängigen Länge zwischen 340 und 85 ms. Sinusburst-Signale erlauben via FFT eine direkte Auswertung der Verzerrungen und sind daher besonders aussagekräftig. Der Algorithmus im Messprogramm ermöglicht es, verschiedene Grenzwerte für die höchstens zulässigen Verzerrungen und für die höchstens zugeführte Leistung einzustellen.

Für diese Werte wird dann über der Frequenz der erreichbare Schalldruck bestimmt. Das bedeutet, ein Messwert wird dann erfasst, wenn bei einer bestimmten Frequenz ein Verzerrungsgrenzwert oder der Leistungsgrenzwert erreicht wird. Lautsprecher, die nur wenig Verzerrungen erzeugen, laufen auf diese Weise nicht Gefahr, durch eine Überlastung während der Messung zerstört zu werden.

Die oben stehende Grafik zeigt die Messung für den PAB-586 für höchstens 3 % Verzerrungen (rote Kurve) und für höchstens 10 % Verzerrungen (dunkelblaue Kurve). Dort, wo beide Kurven zusammenfallen, wurde der 10 %- Grenzwert nicht erreicht, bevor man an sein Leistungslimit kam. Beide Kurven enden bei 11 kHz, da bei 48 kHz Abtastrate für höhere Frequenzen keine Auswertung der Verzerrungen mehr möglich ist.

Die hellblaue Kurve zeigt im Vergleich dazu den rechnerisch ermittelten Maximalpegel, berechnet aus der grünen Sensitivity-Kurve plus der 22,6 dB für 180 W Leistung. Im mittleren Frequenzbereich deckt sich die Kurve mit den gemessenen Kurven. Hier verarbeitet der Lautsprecher die 180 W also, ohne dabei mehr als 3 % Verzerrungen zu erzeugen und auch fast ohne Powercompression, was für einen Lautsprecher generell als sehr gut zu bewerten ist.

Bei tieferen Frequenzen beginnt sich dann beides auf den maximalen Pegel auszuwirken. Durch die hier erforderliche größere Membranauslenkung steigen die Verzerrungen und die Powercompression tritt stärker auf.

Der reale Lautsprecher fällt dann gegenüber der rechnerischen Kurve um bis zu 6 dB zurück. Neben den absoluten Werten ist bei dieser Art Maximalpegelmessung vor allem auch der Kurvenverlauf wichtig, der möglichst gleichmäßig und frei von Schwachstellen sein sollte. Kleine schmale Einbrüche, wie hier knapp oberhalb von 1 kHz, sind dabei nicht so kritisch zu sehen. Problematisch wird es, wenn auch beim 10 %-Grenzwert breite Frequenzbänder einen deutlichen Pegelverlust aufweisen.

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