---

Jeg har ved nogle målinger bemærket en intermodulation mellem to toner
gengivet af en højttaler, som jeg synes opfører sig lidt besynderligt. Jeg
har en svag og en kraftig tone med hver sin frekvens. Den svage tones styrke
bliver påvirket af om den kraftige er tilstede eller ej. Det er vel at
forvente, da svingspolen sikkert bevæger sig delvist ud af magnetfeltet. Det
besynderlige er så at jeg ser en _stigning_ af den svage tones styrke når
den kraftige er der, og ikke et fald som man kunne forvente.

Kan det sammenlignes med en DC-motor, hvor omdrejningerne stiger når
magnetfeltet gøres svagere (ubelastet motor)?

Jeg synes umiddelbart det virker underligt at membranens udsving skulle
kunne forøges ved én frekvens, ved at der tilføres en anden frekvens
samtidig. Især fordi fænomenet også optræder med samme fortegn når jeg
anvender højttaleren som mikrofon. Dér får jeg større spænding ud ved den
svage tone, når den kraftige tone er til stede. En mulighed kunne være at
magnetfeltet er svagest i svingspolens hvileposition og kraftigere på hver
side af hvilepositionen, men det anser jeg for usandsynligt i praksis, da
fænomenet optræder på flere - vidt forskellige - enheder.

Kan det evt. være et rent akustisk fænomen?

--
Ulrik Smed
Aarhus, Denmark

---

Ulrik Smed wrote:

> Jeg har ved nogle målinger bemærket en intermodulation mellem to toner
> gengivet af en højttaler, som jeg synes opfører sig lidt besynderligt. Jeg

Jeg har lige nogle supplerende spørgsmål:
- Er det noget du hører eller noget du måler?
- Hvad er tonernes frekvenser og styrker?
- Hvad er højttalerens THD ved den laveste frekvens?

mvh
Peter

---

Peter Weis wrote:
> Ulrik Smed wrote:
>
>> Jeg har ved nogle målinger bemærket en intermodulation mellem to
>> toner gengivet af en højttaler, som jeg synes opfører sig lidt
>> besynderligt. Jeg
>
> Jeg har lige nogle supplerende spørgsmål:
> - Er det noget du hører eller noget du måler?

Måler, gennem båndpasfilter for at fjerne den kraftige tone.

> - Hvad er tonernes frekvenser og styrker?

Den svage er på et par hundrede hertz og den kraftige på f.eks. 1kHz og ca.
10 gange så kraftig.

> - Hvad er højttalerens THD ved den laveste frekvens?

Det ved jeg ikke. Jeg forestiller mig at forvrængningen ved dybe frekvenser
har karakter af blød klipning, når svingspolen ryger ud hvor magnetfeltet er
lidt svagere, og ophænget strækkes ud i ulineært område. Det burde i teorien
give en kompression af dynamikken, med en faldende styrke af den svage tone
til følge, når den kraftige er der. Men jeg måler det modsatte, og kan ikke
regne ud hvorfor.

--
Ulrik Smed
Aarhus, Denmark

---

Ulrik Smed wrote:

> Måler, gennem båndpasfilter for at fjerne den kraftige tone.

Jeg spørger lidt videre ...
Har dit båndpasfilter nogle sidesløjfer, som kan slippe den lavfrekvente
tone igennem?
Hvordan ser en FFT at det ufiltrerede signal ud? Kan du også der se at
niveauet af den svage tone påvirkes af den stærke?

mvh
Peter

---

Peter Weis wrote:
> Ulrik Smed wrote:
>
>> Måler, gennem båndpasfilter for at fjerne den kraftige tone.
>
> Jeg spørger lidt videre ...
> Har dit båndpasfilter nogle sidesløjfer, som kan slippe den
> lavfrekvente tone igennem?

Det er den lavfrekventes styrke jeg måler på, gennem båndpasfilteret der kun
lader dén passere. Den høje er dæmpet nok til ikke at være synlig på et
scop. På scopet ser jeg kun den lavfrekvente, og at den vokser når jeg
tænder for den høje.

> Hvordan ser en FFT at det ufiltrerede signal ud? Kan du også der se at
> niveauet af den svage tone påvirkes af den stærke?

Jeg har foruden det analogfilter jeg kigger på med scopet også et
digitalfilter med peakdetektor i en microcontroller som måler gennem en A/D,
og det viser samme stigning på et grafisk display. Jeg har ikke FFT'et på
signalet.

--
Ulrik Smed
Aarhus, Denmark

---

Ulrik Smed wrote:
> Jeg har foruden det analogfilter jeg kigger på med scopet også et
> digitalfilter med peakdetektor i en microcontroller som måler gennem
> en A/D, og det viser samme stigning på et grafisk display. Jeg har
> ikke FFT'et på signalet.

Kan lige tilføje at jeg med det rå signal på scopet også kan se stigningen
af den dybe tone. Hvis jeg ser den dybe som værende én tern høj midt på
skærmen, og tilføjer den kraftige, kan jeg se at den dybe vokser til f.eks.
1.2 - 1.3 tern i højden. Den kraftige vil fylde næsten hele højden på
skærmen (ved 7 gange den svages amplitude), og den dybe kan så ses foroven
og forneden på billedet, som overlejring.

--
Ulrik Smed
Aarhus, Denmark

---

Ulrik Smed wrote:
> Ulrik Smed wrote:
>> Jeg har foruden det analogfilter jeg kigger på med scopet også et
>> digitalfilter med peakdetektor i en microcontroller som måler gennem
>> en A/D, og det viser samme stigning på et grafisk display. Jeg har
>> ikke FFT'et på signalet.
>
> Kan lige tilføje at jeg med det rå signal på scopet også kan se
> stigningen af den dybe tone. Hvis jeg ser den dybe som værende én
> tern høj midt på skærmen, og tilføjer den kraftige, kan jeg se at den
> dybe vokser til f.eks. 1.2 - 1.3 tern i højden. Den kraftige vil fylde
> næsten hele højden på
> skærmen (ved 7 gange den svages amplitude), og den dybe kan så ses
> foroven og forneden på billedet, som overlejring.

Lidt supplerende oplysning.

Jeg bliver mere og mere overbevist om at det er et rent akustisk fænomen, og
har ikke noget med ulinearitet i højttalerenhederne at gøre. Det drejer sig
om meget små enheder, og lyd i små tynde rør og slanger (1-4mm diameter).
Jeg har forbundet to ens enheder med hinanden med en slange, og bruger den
ene som højttaler og den anden som mikrofon. Her er der ingen modulation.
Hvis jeg klemmer slangen næsten flad så lyden dæmpes, er der heller ikke
noget. Men hvis jeg tager slangen af og holder den lidt skævt på
mikrofonstudsen så der bliver en ganske lille utæthed, så kommer
modulationen. Så jeg antager at der sker en forvrængning fordi
lufthastigheden kommer over en vis grænse i denne lille utæthed, evt. fordi
der opstår turbulens. Jeg fik også modulation med modsat fortegn, altså
kompression i stedet for ekspansion, hvis jeg holdte slangen så skævt at jeg
næsten spærrede mundingen på studsen med indersiden af slangen.

Så mit spørgsmål er nu, kan små åbninger med lyd skabe så store
lufthastigheder at luften begynder at opfører sig ulineært pga. turbulens?
Skarpe kanter kan evt. forøge turbulenserne. Min modulation er ganske stor,
op til lidt over 1dB i 'værste' fald.

Jeg har lagt mærke til at man kan frembringe ret kraftig forvrængning hvis
man spærre udgangshullet på en højttaler næsten helt, så der kun er en lille
revne lyden kommer ud af. I dette tilfælde er det en af disse meget små
højttalere til høreapparater.

--
Ulrik Smed
Aarhus, Denmark

---

Ulrik Smed wrote:

> Lidt supplerende oplysning.

Ja, jeg blev lige lidt fraværende.

Jeg spekulerede en tid lang på om der var tale om ulineariteter i
højttaleren, fx på grund af en f0 som flyttede sig med spolens
opvarmning. Men nu skriver du at du arbejder med en receiver (balanced
armarture fra Knowles eller Sonion?), og så er det nok ikke tilfældet.

> Jeg bliver mere og mere overbevist om at det er et rent akustisk fænomen, og
> har ikke noget med ulinearitet i højttalerenhederne at gøre. Det drejer sig
> om meget små enheder, og lyd i små tynde rør og slanger (1-4mm diameter).
> Jeg har forbundet to ens enheder med hinanden med en slange, og bruger den
> ene som højttaler og den anden som mikrofon. Her er der ingen modulation.
> Hvis jeg klemmer slangen næsten flad så lyden dæmpes, er der heller ikke
> noget. Men hvis jeg tager slangen af og holder den lidt skævt på
> mikrofonstudsen så der bliver en ganske lille utæthed, så kommer
> modulationen. Så jeg antager at der sker en forvrængning fordi
> lufthastigheden kommer over en vis grænse i denne lille utæthed, evt. fordi
> der opstår turbulens. Jeg fik også modulation med modsat fortegn, altså
> kompression i stedet for ekspansion, hvis jeg holdte slangen så skævt at jeg
> næsten spærrede mundingen på studsen med indersiden af slangen.

Hmm ... er du ved at lave en probe til otoakustiske emissioner.

Da jeg for mange år siden skrev eksamensprojekt om lydfelter i tynde rør
(slange og øreprop i BTE apparater), fik jeg ingen store fejl ved at
bruge lineære modeller. Den største udfordring var at modellere
receiverne og utæthederne mellem øreprop or øregang.
Hvis du søger tilbage i JASA i 1986-1987 efter David Egolf, kan du se
samme metode som jeg brugte.

Du kan også tage udgangspunkt i de sædvanlige analogier, som de er
beskrevet i Knud Rasmussens bog med samme titel.
Man er nødt at være ret præcis mht dimensioner for at finde ud af
hvilken model der er den rigtige. Der er også et område for ka-produktet
hvor de simple modeller ikke er gyldige, med de er (så vidt jeg husker)
dækket af Egolfs arbejde.
Skarpe kanter som genererer turbulens er dog ikke dækket af disse
teorier. Jeg kender ikke lige til teorier om turbulens (altså ud over
Reynolds-tal, som ikke har relevans her).

Det kan også være at dine spalter er resistive overfor den lave frekvens
og induktive overfor den høje, eller de kan såmænd skabe nogle
resonnanser hvis der er kapacitive led (hulrum eller membraner) i nærheden.

> Så mit spørgsmål er nu, kan små åbninger med lyd skabe så store
> lufthastigheder at luften begynder at opfører sig ulineært pga. turbulens?
> Skarpe kanter kan evt. forøge turbulenserne. Min modulation er ganske stor,
> op til lidt over 1dB i 'værste' fald.

De meget små åbninger vil som regel have en ret stor dæmpning, og virke
som en shunt-modstand. De kan danne støj fra friktion, men jeg har ikke
oplevet turbulens. Lidt større åbninger vil opføre sig som et induktivt
led i signaloverførslen.

> Jeg har lagt mærke til at man kan frembringe ret kraftig forvrængning hvis
> man spærre udgangshullet på en højttaler næsten helt, så der kun er en lille
> revne lyden kommer ud af. I dette tilfælde er det en af disse meget små
> højttalere til høreapparater.

Er der tale om forvrængning eller støj (friktion)?
Er den målt eller hørt?

Jeg har ikke lavet disse forsøg selv, så jeg bliver nødt til at gætte
mig lidt frem.
Hvis du næsten blokerer lyden, vil membranen spille i en meget høj
impedans. Det vil begrænse membranudsvingene og medvirke til at reducere
forvrængningen.

Noget helt andet er om du har prøvet at bruge en god electret-mikrofon i
stedet for høreapparat-receiveren og om du i så fald har oplevet det
samme fænomen.

mvh
Peter

---

Peter Weis wrote:

> Jeg spekulerede en tid lang på om der var tale om ulineariteter i
> højttaleren, fx på grund af en f0 som flyttede sig med spolens
> opvarmning. Men nu skriver du at du arbejder med en receiver (balanced
> armarture fra Knowles eller Sonion?), og så er det nok ikke tilfældet.

Jeps, bla. disse receivere eksperimenterer jeg med. Jeg har endda prøvet at
lade to forskellige receivere afgive hver sin tone samtidig, så der ikke
kunne opstå modulation pga. eventuelle opvarmninger eller ulineariteter i
enhederne. Det gav til min store overraskelse ingen reduktion af
modulationen. Det virker på en måde som om luften leder den dybe tone bedre,
når den vibreres af den høje, kraftige tone. Det lyder bare lidt langt ude,
synes jeg. Eller også påvirkes følsomheden på den højttaler der giver den
dybe tone, af lydtrykket fra den kraftige tone. Det synes jeg også lyder
lidt usandsynligt.

Modulationen er paradoksalt nok forholdsvis størst når den kraftige tone er
i den svage ende af lydtryksområdet. Jeg ramper den kraftige tone lineært op
fra 0 til 100%, men faconen på stigningen af den dybe tone er ikke lineær,
men nærmest en skrå linie overlejret med en flad parabel der buer opad.
Altså, hvis den kraftige er f.eks. 50%, så er modulationen af den dybe måske
70%.

> Hmm ... er du ved at lave en probe til otoakustiske emissioner.

Nej, men tæt på. Det er til måling af ændinger af den akustisk impedans i
øret når det udsættes for en høj lyd. Øret strammer trommehinden en smule,
og det måler jeg ved at se på ændringen af amplituden af den svage, dybe
tone. Det er derfor vigtigt at denne amplitude ikke påvirkes direkte af den
kraftige lyd.

> Da jeg for mange år siden skrev eksamensprojekt om lydfelter i tynde
> rør (slange og øreprop i BTE apparater), fik jeg ingen store fejl ved
> at
> bruge lineære modeller. Den største udfordring var at modellere
> receiverne og utæthederne mellem øreprop or øregang.
> Hvis du søger tilbage i JASA i 1986-1987 efter David Egolf, kan du se
> samme metode som jeg brugte.
>
> Du kan også tage udgangspunkt i de sædvanlige analogier, som de er
> beskrevet i Knud Rasmussens bog med samme titel.
> Man er nødt at være ret præcis mht dimensioner for at finde ud af
> hvilken model der er den rigtige. Der er også et område for
> ka-produktet hvor de simple modeller ikke er gyldige, med de er (så
> vidt jeg husker) dækket af Egolfs arbejde.
> Skarpe kanter som genererer turbulens er dog ikke dækket af disse
> teorier. Jeg kender ikke lige til teorier om turbulens (altså ud over
> Reynolds-tal, som ikke har relevans her).
>
> Det kan også være at dine spalter er resistive overfor den lave
> frekvens og induktive overfor den høje, eller de kan såmænd skabe
> nogle
> resonnanser hvis der er kapacitive led (hulrum eller membraner) i
> nærheden.

Men dette kan vel ikke påvirke styrken af den dybe tone, når den høje tændes
og slukkes? Så længe vi snakker om rene resistive, kapacitive eller
induktive led, er alt vel lineært, dynamisk set? Jeg har forresten bemærket
at der kommet et ganske stor faseskift på den dybe tone også, samtidig med
at amplituden ændrer sig.

> De meget små åbninger vil som regel have en ret stor dæmpning, og
> virke som en shunt-modstand. De kan danne støj fra friktion, men jeg
> har ikke oplevet turbulens. Lidt større åbninger vil opføre sig som
> et induktivt led i signaloverførslen.

Hmm, er der forskel på støj og turbulens her? Kan man ikke sige at
turbulensen er årsag til støjen?

> Er der tale om forvrængning eller støj (friktion)?
> Er den målt eller hørt?

Det er bare hørt. Tonen lyder forvrænget, lyder som om der er kraftige
harmoniske. Men det kan godt være det viser sig at være støj hvis jeg måler
på det.

> Jeg har ikke lavet disse forsøg selv, så jeg bliver nødt til at gætte
> mig lidt frem.
> Hvis du næsten blokerer lyden, vil membranen spille i en meget høj
> impedans. Det vil begrænse membranudsvingene og medvirke til at
> reducere forvrængningen.

Hvis jeg spærre hullet helt, bliver tonen ren igen, men selvfølgelig meget
svagere. Kun ved næsten spærret hul er der forvrænging, så jeg regner med at
det skyldes luftens høje hastighed lige omkring den skarpe kant på studsen.

> Noget helt andet er om du har prøvet at bruge en god
> electret-mikrofon i stedet for høreapparat-receiveren og om du i så
> fald har oplevet det
> samme fænomen.

Det har jeg, og det giver det samme. Det er også Sonion og Knowles
mikrofoner til høreapparater jeg har. Men de er ikke så egnede fordi de er
for følsomme. De overstyrer når jeg kommer med den kraftige tone, hvis jeg
ikke dæmper dem med et akustisk filter.

--
Ulrik Smed
Aarhus, Denmark

---

Ulrik Smed wrote:
> Peter Weis wrote:
>
>
>>Jeg spekulerede en tid lang på om der var tale om ulineariteter i
>>højttaleren, fx på grund af en f0 som flyttede sig med spolens
>>opvarmning. Men nu skriver du at du arbejder med en receiver (balanced
>>armarture fra Knowles eller Sonion?), og så er det nok ikke tilfældet.
>
>
> Jeps, bla. disse receivere eksperimenterer jeg med. Jeg har endda prøvet at
> lade to forskellige receivere afgive hver sin tone samtidig, så der ikke
> kunne opstå modulation pga. eventuelle opvarmninger eller ulineariteter i
> enhederne. Det gav til min store overraskelse ingen reduktion af
> modulationen. Det virker på en måde som om luften leder den dybe tone bedre,
> når den vibreres af den høje, kraftige tone. Det lyder bare lidt langt ude,
> synes jeg. Eller også påvirkes følsomheden på den højttaler der giver den
> dybe tone, af lydtrykket fra den kraftige tone. Det synes jeg også lyder
> lidt usandsynligt.
>
> Modulationen er paradoksalt nok forholdsvis størst når den kraftige tone er
> i den svage ende af lydtryksområdet. Jeg ramper den kraftige tone lineært op
> fra 0 til 100%, men faconen på stigningen af den dybe tone er ikke lineær,
> men nærmest en skrå linie overlejret med en flad parabel der buer opad.
> Altså, hvis den kraftige er f.eks. 50%, så er modulationen af den dybe måske
> 70%.

Dvs at du kan få fænomenet ved rent akustisk summation og du får det
især når de to toner er ca lige kraftige?
Er fænomenet afhængigt af signalernes indbyrdes fase?

> Nej, men tæt på. Det er til måling af ændinger af den akustisk impedans i
> øret når det udsættes for en høj lyd. Øret strammer trommehinden en smule,
> og det måler jeg ved at se på ændringen af amplituden af den svage, dybe
> tone. Det er derfor vigtigt at denne amplitude ikke påvirkes direkte af den
> kraftige lyd.

Tympanometer ...
Har du chekket opbygningen af prober fra Interacoustics og Otometrics,
og om de lider af samme fænomen?

> Men dette kan vel ikke påvirke styrken af den dybe tone, når den høje tændes
> og slukkes? Så længe vi snakker om rene resistive, kapacitive eller
> induktive led, er alt vel lineært, dynamisk set? Jeg har forresten bemærket
> at der kommet et ganske stor faseskift på den dybe tone også, samtidig med
> at amplituden ændrer sig.

Er der et heltalligt forhold mellem den dybe og den høje frekvens?

> Hvis jeg spærre hullet helt, bliver tonen ren igen, men selvfølgelig meget
> svagere. Kun ved næsten spærret hul er der forvrænging, så jeg regner med at
> det skyldes luftens høje hastighed lige omkring den skarpe kant på studsen.

Det kunne være interessant at høre ... hvis du har en optagelse af
lyden, må du godt maile den til mig.

mvh
Peter

---

Peter Weis wrote:
> Ulrik Smed wrote:

>> Modulationen er paradoksalt nok forholdsvis størst når den kraftige
>> tone er i den svage ende af lydtryksområdet. Jeg ramper den kraftige
>> tone lineært op fra 0 til 100%, men faconen på stigningen af den
>> dybe tone er ikke lineær, men nærmest en skrå linie overlejret med
>> en flad parabel der buer opad. Altså, hvis den kraftige er f.eks.
>> 50%, så er modulationen af den dybe måske 70%.
>
> Dvs at du kan få fænomenet ved rent akustisk summation og du får det
> især når de to toner er ca lige kraftige?

Ja, den dybe stiger hurtigst i styrke i starten af op-rampningen. Men
fortsætter med at stige i løbet af rampen. Men det svinger en del afhængig
af slanger og utætheder osv, og som nænvt kan jeg frembringe fænomenet med
modsat fortegn også.

> Er fænomenet afhængigt af signalernes indbyrdes fase?

Nej, har prøvet med forskellige frekvenser som den høje, det ændrer ikke ret
meget.

> Tympanometer ...

Jeps, med reflekstest.

> Har du chekket opbygningen af prober fra Interacoustics og Otometrics,
> og om de lider af samme fænomen?

Nej, ikke i praksis, kun ved at kigge lidt tegninger. Men jeg har et Earscan
apparat med Knowles tranducere i proben. Der er lidt at det samme fænomen,
og der er en kalibrering til at kompensere for det. Det har jeg også
forsøgt, men fænomenet er afhængig af hvor stort et rumfang der er koblet på
proben, og hvad dets impedans er, så det er svært at styre.

> Er der et heltalligt forhold mellem den dybe og den høje frekvens?

Nej, de er asynkrone.

>> Hvis jeg spærre hullet helt, bliver tonen ren igen, men selvfølgelig
>> meget svagere. Kun ved næsten spærret hul er der forvrænging, så jeg
>> regner med at det skyldes luftens høje hastighed lige omkring den
>> skarpe kant på studsen.
>
> Det kunne være interessant at høre ... hvis du har en optagelse af
> lyden, må du godt maile den til mig.

Det har jeg ikke, men det kunne måske godt arangeres.

Men jeg har en teori om hvad der sker nu, efter at ha' leget lidt mere med
det. På de to enheder jeg har forbundet med en slange, prøvede jeg før at
lege med slangen i mikrofon-enden. Nu prøvede jeg så at tage den af ved
højttaleren, og lave forskellige utætheder og sammentrykninger her. Og dér
kunne jeg frembringe modulation på rigtig mange dB, vel omkring 10 eller
over. Det opstod igen ved at jeg holdte slangen skævt på studsen, så der
blev en lille revne ud til det fri. Igen lød den høje tone forvrænget med
revnen, og samtidig fik jeg den meget store modulation. Jeg tror der sker
det at når den høje kraftige tone er til stede, så skaber den turbulens i
revnen, og når der er turbulens i en luftstrøm, så stiger luftmodstanden.
Derved virker det på den dybe tone som om revnen er blevet mindre, og mindre
lyd slipper ud af revnen, og mere når frem til mikrofonen. Systemet virker
altså mere lukket for den dybe tone, når den høje er der, end når den ikke
er der.

Lyder det plausibelt?

--
Ulrik Smed
Aarhus, Denmark

---

Ulrik Smed wrote:

> Lyder det plausibelt?

Det tør jeg ikke sige, jeg ved som sagt næsten intet om turbulens.

mvh
Peter