Sign in to follow this  
calle_jr

Swing Low

Recommended Posts

Swing Low

Här kommer då en ny tråd om vibrationshantering och strukturdynamikens påverkan på audio.

Alla som läst lite i rack-tråden och andra inlägg jag lagt mig i vet att jag har mest dåliga

erfarenheter av fjädrande material eller kuddar. Jag tycker ofta (inte alltid) de besudlar signalen

så att det låter muddrigt, svampigt eller orent. Luftlagring är också vanligt förekommande

för vibrationsisolering, men det tycker jag inte heller är bra för audio av samma skäl.

Ska det bli ändring på detta nu då? :icon_smile_cool:

intro.gif

OK, om vi börjar från början med vibrationers inverkan så handlar det väl om utformning av själva lyssningsrummet.

Vad gäller bjälklag och golv är det främst dess egenfrekvenser som avgör hur bra/dåligt det är hifimässigt. Egenfrekvenser

bestäms av bjälklagets geometri, styvhet och massa. Bjälklag till lyssningsrum har normalt lägsta egenfrekvenser från 3 till 50Hz.

En teori analogt med hifiracket är att lägsta egenfrekvens bör ligga över 11Hz, och att kritisk dämpning tillämpas för högre svängningsmoder.

Om man har riktig tur sammanfaller högtalarplaceringen med nodpunkter.

Lättväggar och tak vibrerar naturligtvis också, men de påverkar minimalt såvida man inte hängt upp systemet på väggen.

Däremot påverkar de klangen i rummet i ett rumsakustiskt hänseende. Men det är en annan tråd.

:)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nästa steg i skalan är systemets uppställning.

Styva strukturer med väldefinierade kopplingar som har mekanisk jord är det som har fungerat bäst för mig.

Däremot är det en risk med fasta, styva strukturer att de sjunger. Speciellt om det är för låg massa.

Man får ofta mer eller mindre av sådana tendenser och en bra metod är att påföra dämpning som inte påverkar strukturens verkningssätt, och/eller att addera massa.

Jag kom lite till en dead-end när det gäller tidigare tester och framför allt beräkningar. Problemet är att man ofta inte känner till egenskaperna för inblandade komponenter, och det blir förstås en omöjlig uppgift om man varken vet det eller vad exakt som är önskvärt betéende :D

Det finns dock ett par teser som jag vill repetera och fortsätta utforska vad gäller uppställning av hifi:

  • lägsta egenfrekvens ska ligga över 11Hz.
  • kritisk dämpning (eller mindre) tillämpas för högre svängningsmoder.

Här är en lite längre sammanfattning.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest musicus

Utan at gå för djupt så känner jag igen mig. Har nästan, alltid svurit til hård avkoppling, dvs ceraballs, BDR, Quadraspire , Atacama m.fl...men får buga för at ha upptäckt SD fötterna, dom ger ett släpp på Vertexène som inga hårda remedier har klarat av, men det beror vel mycket el mest på akustiken i mitt nuvarande rum...men båda Vertex och Quadraspire racket står numera på SD kuddar, njutbart!!

mvh

Share this post


Link to post
Share on other sites
byta bjälklag kanske :black:

Oj, det fick mig att komma ihåg att jag borde fixa parketten först :blush

Men bjälklaget är ganska bra, betongplatta på mark.

Utan at gå för djupt så känner jag igen mig. Har nästan, alltid svurit til hård avkoppling, dvs ceraballs, BDR, Quadraspire , Atacama m.fl...men får buga för at ha upptäckt SD fötterna, dom ger ett släpp på Vertexène som inga hårda remedier har klarat av, men det beror vel mycket el mest på akustiken i mitt nuvarande rum...men båda Vertex och Quadraspire racket står numera på SD kuddar, njutbart!!

Ja, man kan aldrig vara kategorisk.

Verity har ju sorbotan i många av sina konstruktioner.

Jag vill nog mena att om man "voicar" elektronik/högtalare med en lösning från början så finns det inte så mycket rätt och fel.

Det finns ju t.om de som sätter rören horisontellt :D

Efter diverse kontakter, inom EU och transatlantiska, så kan jag nog redan nu flagga för att detta inte kommer bli en snabbtråd :unsure:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jag har luskat vidare vad gäller systemets uppställning, och framför allt inom medicinsk- och forskningsindustrin där man använder mikroskop och högupplösta kameror som är extremt vibrationskänsliga.

Det är inte helt lätt att hitta konkreta jämförbara tillämpningar med audio, men eftersom detta är video så kan man anta att det som är bra för video också är bra för audio :)

Exvis om det är viktigare med superskärpa än med låga amplituder eller hastigheter. Eller tvärtom!

Helt enkelt hur man tar hand om vibrationsenergi på bästa sätt utifrån vad som ger bästa bild (och om det är jämförbart - ljud).

Share this post


Link to post
Share on other sites
Efter diverse kontakter, inom EU och transatlantiska, så kan jag nog redan nu flagga för att detta inte kommer bli en snabbtråd :unsure:

Jag tar det som ett löfte :mm:

Alltid lika intressant att följa - även om jag inte riktigt hänger med i de tekniska bitarna.......

Något som jag särskillt funderat på är kombinationer av hård och mjuk koppling för att leda ner oönskade vibrationer i underlaget - och inte få tillbaks dem. Svårt, svårt, svårt. Lite som de olika delarna i en skivspelare som samverkar med ett oändligt antal kombinationsmöjligheter tycks det.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Verkligen jätteintressant detta även om jag också har svårt att hänga med i teori och teknik alla gånger!

Det jag är nyfiken på är om man kan säga något om hur stor omfattningen av påverkan genom fötter respektive från luften är. Om man som jag har ett gammalt hus med gammalt bjälklag, gamla väggar o s v, så måste man ju leva med det man har oavsett om det är bra eller dåligt. Att minimera vibrationer från högtalare ner i golv och upp i rack och vidare till elektroniken är ju givetvis klart enklare med fötter, koner, rack o s v, men frågan jag ställer mig är ju om det är att "kasta pärlor till svin" om hela rummet ändå står och skakar på grund av en tafflig konstruktion, eller skall jag tolka det som att påverkan av ljudvågor adresseras med andra akustikåtgärder såsom dämpning/diffusion? :Thinking:

Edit: överflödigt ord...

Edited by Taxmannen

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mycket spännande tråd!

Bra att få lite vederhäftig teori kring just mekanisk avväxling och resonans. Om jag nu har förutsättning att förstå.

Tycker att analogin med video låter logisk om man tänker på låga amplituder i relation till mer höga dito resulterande i oskärpa.

Calm

Share this post


Link to post
Share on other sites

Det där med att lägsta egenfrekvens ska ligga över 11 Hz, varför och vad är bakgrunden?

Eftersom det verkar så viktigt att det upprepas vill jag gärna förstå hur man kom fram till just 11 Hz.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Något som jag särskillt funderat på är kombinationer av hård och mjuk koppling för att leda ner oönskade vibrationer i underlaget - och inte få tillbaks dem. Svårt, svårt, svårt.

Lite som de olika delarna i en skivspelare som samverkar med ett oändligt antal kombinationsmöjligheter tycks det.

Precis!

Just seriekoppling har förbryllat mig mycket. Det kan lika gärna förvärra.

Det jag är nyfiken på är om man kan säga något om hur stor omfattningen av påverkan genom fötter respektive från luften är.

Om man som jag har ett gammalt hus med gammalt bjälklag, gamla väggar o s v, så måste man ju leva med det man har oavsett om det är bra eller dåligt.

Att minimera vibrationer från högtalare ner i golv och upp i rack och vidare till elektroniken är ju givetvis klart enklare med fötter, koner, rack o s v,

men frågan jag ställer mig är ju om det är att "kasta pärlor till svin" om hela rummet ändå står och skakar på grund av en tafflig konstruktion,

eller skall jag tolka det som att påverkan av ljudvågor adresseras med andra akustikåtgärder såsom dämpning/diffusion? :Thinking:

Det här är en stor fråga som jag gärna återkommer till, och många andra vet säkert mer än jag. Men just att undvika resonansvibrationer är ett vettigt första steg.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Tycker att analogin med video låter logisk om man tänker på låga amplituder i relation till mer höga dito resulterande i oskärpa.

Ja, eller hur?!

Sensorerna i ögonen fungerar kanske helt annorlunda än de i öronen, jag har inte den blekaste :D Men man måste ju ställa frågorna för att få svar!

Det där med att lägsta egenfrekvens ska ligga över 11 Hz, varför och vad är bakgrunden?

Eftersom det verkar så viktigt att det upprepas vill jag gärna förstå hur man kom fram till just 11 Hz.

Visst!

Jag har strävat efter att ligga över både drivverkets egenfrekvens och svaj och rumble som kan förekomma under 8Hz.

Men systemet tonarm+pu ger resonans vid 10Hz både enligt beräkning och mätning.

Lägsta egenfrekvens för racket bör därför ligga över 10Hz för att undvika resonanser.

Edit: Det gäller ju specifikt mitt system, och varierar en del mellan olika setupper. Jag fick svetsa om racket för att komma rätt.

Man tar ju dock inte bort vibrationer bara för att man skapar höga resonansfrekvenser, man undviker att de förstärks.

För att eliminera vibrationer krävs att man eliminerar källan, tillför massa, dämpar eller något annat :icon_smile_cool:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Moderna lösningar är ofta aktiva dämpare eller där vibrationsisolering bygger på någon form av piezoelektisk eller elektrodynamisk utsläckning.

Man omvandlar den kinetiska vibrationsenergin från upplagspunkterna till en elektrisk signal som skickas till styrelektronik där signalen processas och en utsläckningssignal skickas tillbaka till upplagspunkterna.

Faktiskt ganska likt funktionen med sensorstyrning som finns i mina subwoofers!

Herzan är ett exempel på aktiv vibrationskontroll:

TS-Series-Front-Profile.gif

Bild: Herzan

http://www.herzan.com/

Beskrivning: http://www.herzan.com/resources/technology...on-control.html

Herzan har lösningar för en rad olika tillämpningar på området, för olika belastningar, storlekar och isoleringsområden.

Ovanstående är från TS Series, och har en aktiv isolering från 0.7 - 1000Hz och passiv däröver.

Den har hög transmissibilitet (effektivitet) som minskar vibrationer med 90% vid 3.5Hz och ännu mer för frekvenser däröver:

herzan.jpg

Bild: Herzan

Dessa aktiva lösningar är antagligen fantastiskt bra, men de är dyra!

Mike Lavigne från Positive Feedback har en Herzan TS-150 till sin Wave Kinetics NVS och en till sitt DarTZeel försteg :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Accurion gör liknande produkter, för samma tillämpning och med liknande prestanda.

Liksom Herzan isolerar de aktivt i sex frihetsgrader. Deras Halcyonics i4 och i4 large har aktiv isolering vid lägre frekvenser (0.6Hz) men avslutar också lägre (200Hz) för att övergå till passiv isolering.

Man kan lasta på mellan 0-120kg (0-105kg för i4 large), och belastningsanpassning är automatisk.

I övrigt är skillnaden mellan i4 och i4 large bara måtten, 400x500x90mm respektive 550x700x92mm.

accurion-i4.jpg

Något modernare design på knappar och chassin, för den som gillar det :) Bild: Accurion

accurion.jpg

Transmissibilitet för i4 vid 20kg belastning och vibrationsspektra 0.1mm/s. Bild: Accurion

http://www.accurion.com

Beskrivning: http://www.accurion.com/active-vibration-i...n-isolation.pdf

accurion-tech.jpg

Principskiss för aktiv vibrationsisolering i Accurion. Bild: Accurion

Share this post


Link to post
Share on other sites

Man blir ju lite sugen, dock avskräcker priserna. En fråga som dyker upp i mitt huvud, visst är avkoppling viktig men, den energi som spelaren själv genererar, motor mm. Vart tar det vägen? Visst ska det hanteras av skivspelaren men är inte detta oljud värre än det som kommer upp via ett bra rack eller vägghylla ?

Share this post


Link to post
Share on other sites
En fråga som dyker upp i mitt huvud, visst är avkoppling viktig men, den energi som spelaren själv genererar, motor mm. Vart tar det vägen? Visst ska det hanteras av skivspelaren men är inte detta oljud värre än det som kommer upp via ett bra rack eller vägghylla ?

Ja precis!. ÄR det inte det som bla Goldmund försöker fixa med sin "mechanical grounding" dvs att leda ut oönskade vibrationer ur apparaten på ett sätt så att de inte tar sig tillbaka? Typ en spik ner från under motorn och mjuka fötter i övrigt. Dock måste väl då spiken stå mot något som kan hantera och släcka ut vibratioerna?

Share this post


Link to post
Share on other sites
En fråga som dyker upp i mitt huvud, visst är avkoppling viktig men, den energi som spelaren själv genererar, motor mm. Vart tar det vägen? Visst ska det hanteras av skivspelaren men är inte detta oljud värre än det som kommer upp via ett bra rack eller vägghylla ?

Ja precis!. ÄR det inte det som bla Goldmund försöker fixa med sin "mechanical grounding" dvs att leda ut oönskade vibrationer ur apparaten på ett sätt så att de inte tar sig tillbaka? Typ en spik ner från under motorn och mjuka fötter i övrigt. Dock måste väl då spiken stå mot något som kan hantera och släcka ut vibratioerna?

Absolut!

Man måste under alla omständigheter ha klart för sig hur själva spelaren beter sig. Vad den mår bra och dåligt av.

För min del har jag kanske gjort så mycket som det går med själva spelaren, såvida jag inte ska byta spelare :unsure::black:

Men golv, rack, drivverk, tallrik, tonarm och pu är hela tiden en samspelande enhet, och vad man ska tänka på är att en apparat som i sig är avisolerad för en viss frekvens endast kommer isolera vid en frekvens över en faktor 2^0.5 av den frekvensen, och att den med sin massa kommer förstärka vibrationer under dessa frekvenser.

Exvis om en spelare är avisolerad vid 20Hz så kommer den bara dämpa vibrationer över 28Hz och allt därunder kommer förstärkas.

Med fel åtgärder skapar man alltså lätt distorsion inom hörbart område.

Share this post


Link to post
Share on other sites

En tredje typ av isoleringsplattformar är de som är helt mekaniska.

Fördelen är att de är just mekaniska och oberoende av kretsar, vätskor eller kompressorer. Nackdelen är att de inte brukar vara så effektiva.

Det som fick mig att starta denna tråd var produkter från den amerikanska firman Minus K.

bm8_minus_k.JPG

Minus K BM-8.

Som namnet antyder använder de en teknik som de liknar vid negativ styvhet.

Detta är vad man inom strukturmekaniken brukar benämna geometrisk styvhet, och är nästan alltid av ondo. Mekaniska system med stor inverkan av geometrisk styvhet gör att de försvagas, knäcker, bucklar och kollapsar. Dessa domäner är heavy shit inom strukturmekanik. Ett tydligt exempel är att beräkna förloppet för hoptryckning av en ölburk.

Inom strukturdynamik beskrivs rörelse med en andra ordningens differentialekvation Ku + Cu’ + Mu’’ = P(t) där K, M och C är styvhet, massa och dämpning och u, u’ och u’’ är translation/rotation, hastighet och acceleration. P är statisk och dynamisk belastning och t är tid.

De odämpade egenfrekvenserna i en struktur definieras som 2 p f = √k/m

Rörelseekvationen i den formen stämmer väl överens vid små deformationer, så att systemets lösning beräknas i det odeformerade läget. Vid stora deformationer kommer geometrisk styvhet inverka, och beror på att den deformerade strukturen ger tillskottstöjningar som deformerar den lite till eller t.o.m till kollaps.

För den typen av strukturer skrivs rörelseekvationen om till (K-KG)u + Cu’ + Mu’’ = P(t) där KG utgör den geometriska styvheten, som kan sägas minska systemets styvhet.

Med allt annat oförändrat så sänker man alltså egenfrekvenserna.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nu till saken, för Minus K använder fenomenet i en fiffig tillämpning.

De har utvecklat ett koncept att avisolera vibrationer till mycket låga egenfrekvenser med vad de kallar NSM, eller Negative Stiffness Mechanism.

När Minus K konstruerar isolatorer använder de vanligtvis tre isolatorer staplade i serie: en rotationsisolator, en horisontell rörelseisolator och en vertikal rörelseisolator.

Här är en schematisk bild av hur de gör för att dämpa vibrationer med en vertikal rörelseisolator (vibrationer i massans riktning):

negative-stiffness_vertical_animation.gif

Bild: Minus K

Man använder en konventionell fjäder kopplad till en NSM som består av två stänger anslutna mellan fjädern och ett yttre stöd. Stängerna belastas med kraften P. Fjädern belastas med vikten W som blir isolatorns arbetsläge (viloläge).

Utan de belastade stängerna skulle systemets styvhet vara lika med fjäderns styvhet KS.

De belastade stängerna påverkar fjädern med en storlek som beror av deras utformning och storleken på P.

Effekten på systemet kan beskrivas som att man tillför negativ styvhet KN.

Alltså blir systemets styvhet K = KS – KN.

När kraften P ökas och KN närmar sig KS kommer systemets avisoleringsfrekvens bli mycket låg.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Som horisontell rörelseisolator används en teknik som kan liknas vid en ram (balk-pelar-system).

Isolatorn beter sig som två inspända pelare som är fria att böja horisontellt i toppen och vertikalt belastade med vikten W.

Utan belastningen W har balken böjstyvheten KS. Med belastningen W minskar böjstyvheten med KN. KN är alltså den geometriska styvheten som ”försvagar” systemet, men som i detta fall är en tillgång.

Detta beteende är ekvivalent med en horisontell fjäder i kombination med en NSM. Horisontell styvhet kan avpassas/tunas att närma sig noll genom att belasta ramen så att den närmar sig sin kritiska knäcklast.

negative-stiffness_horizontal_animation.gifnegative_stiffness_fig2.gif

Bild: Minus K

Jag har inte fått reda på hur rotationsisolatorn är uppbyggd, men jag antar att det är ett traditionellt industrigummi.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Det kan vara lite svårt att se kopplingen mellan NSM och geometrisk styvhet. Man kan lätt se det som att man krystat till en säljande story. Men det är korrekt i sak, även om tillämpningen här är tvärtom mot hur man brukar använda sambanden – deras system hade inte varit stabila utan NSM, de tillför mekanismer till instabila system för att göra dem stabila.

Minus K har den schweiziske matematikern Leonhard Euler att tacka för sin framgång.

euler.jpg

Bild: swissinfo.ch

Jag är ohyggligt imponerad av hur exakt han med enkla samband kunde formulera knäckfall på 1700-talet som används och gäller än idag. Exvis Eulers andra knäckfall där den kritiska kraften Pk = p2 ∙ EI/L2.

Detta i sig är en imponerande bedrift, men Euler gjorde långt mycket mer än så - han var kanske den mest produktive forskaren genom tiderna. Trots att hans syn försämrades och han till slut blev blind.

buckling.gif

Bild: engineering.myindialist.com

Hans samband används i allt från gamla tabeller och tumregler till avancerade algoritmer i mjukvara för olinjära finita elementberäkningar.

Som alla vet är det svårt att pressa ihop en ölburk helt idealt. Den kollapsar alltid pga en liten oegentlighet eller snedbelastning.

Hur fanken kunde Euler visa sina samband på 1700-talet?

Det går liksom inte hugga en gren i skogen som man tycker ser hyfsat rak och fin ut :D

Man kan bli religiös på kuppen… :unsure:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Det är deras BM-modeller jag fastnat för: http://www.minusk.com/products/bm10-small-...-platforms.html

De fungerar bäst när man ligger viktmässigt nära maxbelastning, och det finns 5 modeller som var och en finns i flertalet olika viktklasser. Har man en apparat som väger 45kg bör man alltså välja 100BM-8.

Jag skulle väldigt gärna testa denna isolator under min skivspelare. Problemet är att de är ganska dyra, och jag har ju ingen aning om vad de kan uträtta inom audio.

Min skivspelare är i sig avstämd till en avisolering vid 2.2Hz, och vad händer när man ställer ett 2.2Hz-system på en 0.5Hz-isolator?

Kanske de håller sig åtskilda, men antagligen skulle det bli bättre om jag skulle blocka skivspelarens fjädring.

En isolator som Minus K kommer att starta sin avisolering vid 1.4x systemets egenfrekvens. Exvis BM-8 kommer bli effektiv vid skivspelarens egenfrekvens och däröver. Lägre frekvenser blir opåverkade eller förstärks t.o.m.

Det här väckte min nyfikenhet så jag googlade fram Minus K Transmissibility

Ja, just BM-8 tror jag skulle passa de flesta skivspelare.

Vi har visat transmissibiltetskurvor tidigare i tråden, och för de som är obekanta med dem är det alltså ett mått på effektivitet - storlek på vibrationernas output dividerat med input.

Som man ser i den kurvan är alltså transmissibiliteten större än 1 för egenfrekvenser nära avisoleringsfrekvensen. Vibrationer förstärks alltså. Det är dock så jäkla lågt att det inte är risk att dessa blandar sig med audiosignaler.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Alltså fuck! Seriöst så man får stå och ställa sig i skamvrån :blush . Och lite också "hur orkar han". Det verkar vara en i stort sett monumental uppgift du har tagit dig an! Imponerande.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Alltså fuck! Seriöst så man får stå och ställa sig i skamvrån :blush . Och lite också "hur orkar han". Det verkar vara en i stort sett monumental uppgift du har tagit dig an! Imponerande.

Jag tror snarare att han varvar ner efter konserthusbygget :) Det ena ger det andra...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this