Anleitung: Frequenzgang-Messung von Tonabnehmern/Bässen mit einfachsten Mitteln

mynodeus
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Bassix
ß13.497
Vergleichen wir nun wieder die Ergebnisse aus der 4. (Referenz-) Messung mit der ersten Messung, bei der der Tonabnehmer am "heißesten" angefahren wird.

Der Störabstand vom Peak zum höchsten Störlevel außerhalb der Bandgrenzen des Fullrange-Testsignals vergrößert sich von 19,46 dB bei der ersten Messung auf 35,93 dB in der vierten Messung. Das entspricht einer Verbesserung um 16,47 dB (oder durchschnittlich ca. 5,5 dB Verbesserung pro 6 dB weniger Signal auf den Tonabnehmer).

Für die Fullrange-Messdaten können wir wieder das Basislevel ermitteln (einheitlich zum bisherigen Vorgehen durch Nachschlagen in der Spektrum.txt bei der hierfür gewählten Frequenz von 24,169922 Hz).
Der Störabstand vom Basislevel zum höchsten Störlevel außerhalb der Bandgrenzen des Fullrange-Testsignals vergrößert sich von 15,66 dB in der ersten Messung auf 31,99 dB in der vierten Messung. Das entspricht einer Verbesserung um 16,33 dB (oder durchschnittlich 5,4 dB pro 6 dB weniger Signal auf dem Tonabnehmer).

Ausgehend von der Basishöhe können wir bei den Fullrange-Messungen auch die Peak-Höhe ermitteln (Differenz von Peak-Wert zum Basislevel). Tatsächlich wird die ermittelte Peak-Höhe umso geringer, je "heißer" wir den Tonabnehmer anfahren und je weiter er somit in Richtung Sättigung geht.
In der 4. Referenz-Messung erhalten wir eine Peak-Höhe von 3,94 dB, bei der ersten Messung mit dem stärksten Geber-Signal nur 3,80 dB. Dies entspricht einem Fehler von -3,6% bei der ersten Messung im Vergleich zum Referenzwert.

Die ermittelte Peak-Frequenz steigt auch hier im Vergleich zur 4. Referenzmessung (1092,04 Hz) stetig an, wenn wir ein stärkeres Gebersignal in den Tonabnehmer einspeisen.
In der ersten Messung mit dem stärksten Signal erhalten wir 1100,10 Hz für die ermittelte Peak-Frequenz. Die Abweichung vom Referenzwert beträgt somit 0,74%.

Insgesamt sind hier die Auswirkungen des zu heißen Ansteuerns zwar nicht allzu hoch. Trotzdem bedeuten sie eine unnötige Verfälschung und Verschlechterung der Messergebnisse und sollten daher vermieden werden.
Interessanterweise folgen die Abweichungen in den Messreihen einem bestimmten Muster: die ermittelte Peakfrequenz ist in den Messreihen systematisch etwas zu hoch und die ermittelte Peak-Höhe systematisch etwas zu niedrig, wenn man den Tonabnehmer zu heiß anfährt. Ich weiß aber nicht, ob sich dieses Muster auf Messungen mit anderen Tonabnehmern verallgemeinern lässt.
 
mynodeus
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Bassix
ß13.497
ZWISCHENSTAND

An dieser Stelle mache ich erst einmal einen Schnitt, weil ich in der nächsten Zeit nicht dazu kommen werde, die restlichen Abschnitte zu schreiben.

Die wichtigsten Punkte zur Tonabnehmer-Vermessung sind erläutert worden. Im Vergleich zum geplanten Umfang der Anleitung fehlen jetzt noch:
  • Beispiel zur Vermessung eines isolierten Tonabnehmers direkt vor einem Impedanzwandler ("In vitro-Messung")
  • Betrachten des Effekts, wenn man den Tonabnehmer durch einen ohmsche Last bedämpft oder die Peak-Frequenz durch eine kapazitive Last nach unten zieht
  • Live-Messung in DAW mit Spectrum Analyzer
Diese Abschnitte sind aber eher "nice to have". Die bereits präsentierten Informationen sollten auch jetzt schon völlig ausreichen, um eine Messumgebung aufbauen und eigene Frequenzgangmessungen durchführen zu können.

Ich hoffe, ihr findet die Anleitung in der bisherigen Form auch schon nützlich und ich beantworte gerne Fragen dazu.

Die noch fehlenden Teile der Anleitung kommen dann aber wohl erst in ein paar Wochen oder evtl. Monaten.
 
stoneface
stoneface
There's someone in my head, but it's not me
Bassix
ß71.696
:great:
Ich kann nur eins sagen: Reschpeggd!
Falls ich irgendwann noch mehr frankensteinern sollte, muss ich das mal auch machen. Hoffentlich finde ich die Zeit dazu.
 
fiss-a-wiss
fiss-a-wiss
Well-Known Member
Bassix
ß83.551
ich hab mir das mal vor längerer Zeit sehr sehr viel einfacher gemacht und Walkman-Hörer mit Rauschen drauf an die Pickups im Bass gehalten und das Ganze dann in einem Analyzer betrachtet.

Man konnte immerhin Unterschiede erkennen 😂
 
alice d.
alice d.
Queen of the Bottom, Bitch!
Bassix
ß53.962
Haut der Typ hier erst mal ne Doktorarbeit raus... Respekt!

Mal sehen wann die ersten Bässe oder Pickups hier in den Kleinanzeigen mit selbsterstellten Frequenzplots angeboten werden.

Das ist aber wirklich ein interessantes Experimentierfeld, da werde ich wohl auch mal tätig werden. Grundsätzlich kann man da ja nicht nur einen Pickup mit vermessen sondern eine beliebig lange Kette. Also falls ich im Winter mal ne Zeit lang nicht erreichbar bin, messe ich grad meine Bässe und mein Board in allen erdenklichen Reglerstellungen durch.
 
mynodeus
mynodeus
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Bassix
ß13.497
Danke für die freundlichen Rückmeldungen : )
ich hab mir das mal vor längerer Zeit sehr sehr viel einfacher gemacht und Walkman-Hörer mit Rauschen drauf an die Pickups im Bass gehalten und das Ganze dann in einem Analyzer betrachtet.
Da fällt ja noch eine Hürde weg, wenn man keine Hifi-Endstufe mehr braucht und vor allem keine Geberspule mehr bauen muss.
Also im Prinzip passt es dann noch besser zum Motto "mit einfachsten Mitteln".
Man könnte den hier beschriebenen Aufbau grundsätzlich beibehalten und über den Kopfhörer-Ausgang an der Audioschnittstelle auf den Kopfhörer als Geberelement gehen.
Aber der Kopfhörer-Treiber enthält ja (anders als die Geberspule) selbst einen Magneten.
Damit wird beim Anlegen an den Tonabnehmer das Magnetfeld des Tonabnehmers verändert und evtl. auch die Induktivität, d.h. der Frequenzgang könnte verändert werden.
Außerdem ist die Spule ja bei einem Kopfhörer nicht fest montiert (wie bei der Gebereinheit), sondern es ist eine Schwingspule. Beim Kopfhörer gehört die Spule daher zu den beweglichen Teilen. In Abhängigkeit davon, wie weit die Spule während ihrer Bewegung gerade vom Tonabnehmer entfernt ist, ändert sich auch die Stärke des Magnetfelds, in dem sie sich befindet, und damit die im Tonabnehmer induzierte Spannung. Diese Effekte durch die Bewegung der Spule dürften sich mit dem eigentlich einzuspeisenden Signal überlagern. Ich vermute daher, dass es hier vermehrt Intermodulationsverzerrungen gibt.
Ich finde die Idee trotzdem interessant und werde demnächst mal eine Vergleichsmessung machen (Frequenzgang über Endstufe/Geberspule wie oben vs. Kopfhörerausgang/Kopfhörer als Geber).
Das ist aber wirklich ein interessantes Experimentierfeld, da werde ich wohl auch mal tätig werden. Grundsätzlich kann man da ja nicht nur einen Pickup mit vermessen sondern eine beliebig lange Kette. Also falls ich im Winter mal ne Zeit lang nicht erreichbar bin, messe ich grad meine Bässe und mein Board in allen erdenklichen Reglerstellungen durch.
Freut mich, wenn es inspiriert!
Ja im Prinzip kann man eine beliebige Kette durchmessen (wenn sie "clean" genug ist). Dann könnte man versuchen, den Frequenzgang mit anderem Equipment nachzubilden.
Beispiel: Ein EQ-Plugin auf der DI so einstellen, dass es den Klang der analogen Kette nachbildet. Sofern der "Charakter" der analogen Geräte auch im Anzerren liegt, wird das allerdings nicht mit eingefangen.
Für das Angleichen des Frequenzgangs hiflt eine Live-Ansicht des momentanen Frequenzgangs, während man an den Einstellungen dreht, und eine parallele Anzeige des Ziel-Frequenzgangs, an den man den aktuellen Frequenzgang annähern möchte. So erhält man eine unmittelbare Rückmeldung und sieht, was man mit dem EQ noch wie stark ausgleichen muss.
Dafür eignet sich Audacity nicht, man braucht dann einen Spectrum Analyzer. In Audacity fehlt die gleichzeitige Anzeige von Ist- und Soll-Frequenzgang.
Gruß myno
 
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MischaMischer
MischaMischer
"Alles wird repariert...koste es was es wolle"
Bassix
ß12.317
@mynodeus : Super, technisch fundiert. Da hast Du Dir richtig Arbeit gemacht!
Ein paar Bemerkungen:
1. Wichtig und richtig ist die richtige Pegeleinstellung (siehe Magn. Sättigung). Ich denke nicht dass diese Effekte bei den üblichen PU relevant sind, aber es ist ein wichtiger Hinweis. Beim generatorischen Betrieb (bei Bass spielen ;-) gibt es sowieso keine Sättigung wegen der "eingebauten" Feldschwächung.
2. Einen NF-Verstärker mit 30W braucht es garnicht. Die NF-Verstärker (sofern keine Röhre) wie Du schreibst, Spannungsverstärker und den Vorwiderstand von 200R brauchst Du nur, weil Du einen eingeprägten Strom erzeugen musst und damit die Indiktivität des Gebers keinen EInfluss hat! Ein winzige Schaltung mit einem STROM-Versträker mit 10mA reicht und dann geht das prima und viele Stunden lang mit einer 9V-Batterie. Sogar von der USB-Schnittstelle wäre das speisbar und dann hättest Du eine handliches Mess-Gerätchen
3. Bei der Messung von KABELN bitte darauf Hinweisen, dass hier UNBEDINGT mit einem Abschluss in Grössenordnung der Verstärker-Eingangsimpedanz zu messen ist. Dann merkt man nämlich dass 100pF i.A. einen gerade mal messbaren aber keinen hörbaren Unterschied ausmachen und auch die Resonanzkurven sehen völlig anders aus als ohne Last.

Aber nochmal: Respekt und danke für die Arbeit!
 
mynodeus
mynodeus
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Bassix
ß13.497
@MischaMischer
Danke für Deinen Beitrag. Mit Deinen Hinweisen hast Du völlig recht!
Die Kombination aus Endstufe und Geberwiderstand soll in der Tat nur eine Stromspeisung annähern. Wenn man bereit ist, noch mehr zu basteln, kann man diese auch auf anderem Wege erreichen.
Die Effekte bei zu hoher Aussteuerung sind in den Beispielen zwar sichtbar, die Messergebnisse ändern sich aber kaum. Mir ging es hier in erster Linie um eine Klärung, warum es manchmal Störungen im Spektogramm gibt.
Aus den Testreihen geht jetzt hervor, dass die Störungen nur bei zu hoher Aussteuerung entstehen. Damit handelt es sich nicht um ein Problem des eigentlichen Messaufbaus.
Bzgl. Einfluss des Kabels: Ja das sollte man in einem realistischen Setup messen, sonst sagt einem die Änderung in der Tat nicht viel! Andererseits hielt ich die ca. 1 MOhm Eingangswiderstand in meinen Messungen jetzt nicht für so unrealistisch - zumal ich auch beim normalen Bass-Spiel exakt über diesen High-Z-Eingang der Audio-Schnittstelle aufnehme, d.h. in meinem Fall stimmen die Werte so. Bei Benutzung eines Bass-Amps passen diese Werte nicht automatisch. Im Zweifel kann man die Eingangsimpedanz für den eigenen Verstärker aus der technischen Spezifikation entnehmen und für die Messung nachbilden (ein geeignet dimensionierter Widerstand parallel zum Eingang der Audio-Schnittstelle sollte den Job erledigen).
 
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