Extrait du site Internet du magazine "Avtozvuk"

Contexte

Dans la partie précédente de notre conversation, il est devenu clair pourquoi différents types conception acoustique et pourquoi ils sont mauvais. Il semblerait que désormais « les objectifs sont clairs, mettons-nous au travail, camarades… ». Mais ce n’est pas le cas. Premièrement, conception acoustique, dans lequel l'enceinte elle-même n'est pas installée - juste un boîtier assemblé avec plus ou moins de soin. Et souvent, il est impossible de l'assembler tant qu'il n'est pas déterminé quelle enceinte y sera installée. Deuxièmement, et c'est là le principal plaisir de la conception et de la fabrication de subwoofers de voiture - les caractéristiques d'un subwoofer valent peu en dehors du contexte des caractéristiques, du moins les plus fondamentales, de la voiture dans laquelle il fonctionnera. Il y a aussi une troisième chose. Un système d’enceintes mobiles également adapté à n’importe quelle musique est un idéal rarement atteint. Un installateur compétent se reconnaît généralement au fait que, lorsqu'il « prend des mesures » auprès d'un client commandant une installation audio, il demande à apporter des échantillons de ce que le client écoutera sur le système qu'il a commandé une fois celui-ci terminé.

Comme vous pouvez le constater, de nombreux facteurs influencent la décision et il n'est pas possible de tout réduire à des recettes simples et sans ambiguïté, ce qui fait de la création d'installations audio mobiles une activité très proche de l'art. Mais il est encore possible de tracer quelques lignes directrices générales.

Tsifir

Je m'empresse d'avertir les timides, les paresseux et les humanistes : il n'y aura pratiquement pas de formules. Le plus longtemps possible, nous essaierons de nous passer même d'une calculatrice - méthode oubliée comptage oral.

Les caissons de basses sont le seul élément de l'acoustique automobile où mesurer l'harmonie avec l'algèbre n'est pas une tâche désespérée. Pour parler franchement, il est tout simplement impensable de concevoir un caisson de basse sans calculs. Les données initiales de ce calcul sont les paramètres des enceintes. Lequel? Oui, pas ceux avec lesquels on vous hypnotise en magasin, rassurez-vous ! Pour calculer, même les plus approximatives, les caractéristiques d'un haut-parleur basse fréquence, il faut connaître ses paramètres électromécaniques, qui sont nombreux. Cela inclut la fréquence de résonance, la masse du système en mouvement, l'induction dans l'espace du système magnétique et au moins deux douzaines d'autres indicateurs, certains compréhensibles et d'autres moins clairs. Bouleversé? Pas étonnant. Deux Australiens, Richard Small et Neville Thiel, étaient également bouleversés il y a une vingtaine d'années. Ils ont suggéré d'utiliser un ensemble de caractéristiques universelles et assez compactes à la place des montagnes Tsifiri, qui immortalisaient, à juste titre, leurs noms. Maintenant, quand vous voyez un tableau dans la description de l'enceinte intitulé Paramètres Thiel/Small (ou simplement T/S) - vous savez de quoi nous parlons. Et si vous ne trouvez pas un tel tableau, passez à l’option suivante : celle-ci est sans espoir.

L’ensemble minimum de caractéristiques que vous devrez connaître est :

Fréquence de résonance naturelle du haut-parleur Fs

Facteur de qualité Qts complet

Volume équivalent Vas.

En principe, il existe d’autres caractéristiques qu’il serait utile de connaître, mais cela suffit en général. (Le diamètre du haut-parleur n'est pas inclus ici, car il est déjà visible sans documentation.) S'il manque au moins un paramètre parmi les « trois extraordinaires », l'affaire est coincée. Eh bien, qu'est-ce que tout cela signifie maintenant ?

Fréquence naturelle- c'est la fréquence de résonance du haut-parleur sans aucune conception acoustique. C'est ainsi qu'il est mesuré - le haut-parleur est suspendu dans l'air à la plus grande distance possible des objets environnants, de sorte que sa résonance ne dépendra désormais que de ses propres caractéristiques - la masse du système en mouvement et la rigidité de la suspension. Il existe une opinion selon laquelle plus la fréquence de résonance est basse, meilleur sera le subwoofer. Ceci n'est que partiellement vrai ; pour certaines conceptions, une fréquence de résonance trop basse constitue un obstacle. Pour référence : la basse est de 20 à 25 Hz. En dessous de 20 Hz, c'est rare. Au-dessus de 40 Hz est considéré comme élevé pour un subwoofer.

Qualité complète. Le facteur de qualité dans ce cas n'est pas la qualité du produit, mais le rapport des forces élastiques et visqueuses existant dans le système d'enceintes en mouvement à proximité de la fréquence de résonance. Le système de haut-parleurs mobiles ressemble beaucoup à une suspension de voiture, où se trouvent un ressort et un amortisseur. Un ressort crée des forces élastiques, c'est-à-dire qu'il accumule et libère de l'énergie lors des oscillations, et un amortisseur est une source de résistance visqueuse, il n'accumule rien, mais absorbe et dissipe sous forme de chaleur ; La même chose se produit lorsque le diffuseur et tout ce qui y est attaché vibre. Un facteur de qualité élevé signifie que les forces élastiques prédominent. C'est comme une voiture sans amortisseurs. Il suffit de rouler sur un caillou et la roue se mettra à sauter, sans aucune retenue. Sautez à la fréquence de résonance inhérente à ce système oscillatoire.

Par rapport à un haut-parleur, cela signifie un dépassement de la réponse en fréquence à la fréquence de résonance, d'autant plus élevé que le facteur de qualité total du système est élevé. Le facteur de qualité le plus élevé, mesuré en milliers, est celui d'une cloche, qui, par conséquent, ne veut sonner à aucune autre fréquence que celle de résonance, heureusement personne ne l'exige.

Une méthode populaire pour diagnostiquer la suspension d'une voiture par balancement n'est rien de plus que de mesurer le facteur de qualité de la suspension à l'aide d'une méthode maison. Si vous mettez maintenant de l'ordre dans la suspension, c'est-à-dire que vous fixez un amortisseur parallèlement au ressort, l'énergie accumulée lors de la compression du ressort ne reviendra pas entièrement, mais sera partiellement détruite par l'amortisseur. Il s'agit d'une diminution du facteur de qualité du système. Revenons maintenant à la dynamique. Est-ce que je peux faire des allers-retours ? Ceci, disent-ils, est utile... Tout semble clair avec le ressort sur l'enceinte. Il s'agit d'une suspension diffuseur. Et l'amortisseur ? Il y a deux amortisseurs fonctionnant en parallèle. Le facteur de qualité total d’un haut-parleur se compose de deux éléments : mécanique et électrique. Le facteur de qualité mécanique est déterminé principalement par le choix du matériau de suspension, principalement par la rondelle de centrage, et non par l'ondulation externe, comme on le croit parfois. Il n'y a généralement pas de pertes importantes ici et la contribution du facteur de qualité mécanique au total ne dépasse pas 10 à 15 %. La principale contribution vient du facteur de qualité électrique. L’amortisseur le plus rigide fonctionnant dans le système oscillant d’un haut-parleur est un ensemble composé d’une bobine mobile et d’un aimant. Étant un moteur électrique par nature, il peut, comme il sied à un moteur, fonctionner comme un générateur et c'est exactement ce qu'il fait à proximité de la fréquence de résonance, lorsque la vitesse et l'amplitude de mouvement de la bobine mobile sont maximales. Se déplaçant dans un champ magnétique, la bobine génère du courant et la charge d'un tel générateur est impédance de sortie amplificateur, c'est-à-dire pratiquement nul. Il s'avère que c'est la même chose frein électrique, dont sont équipés tous les trains électriques. Là aussi, lors du freinage, les moteurs de traction sont obligés de fonctionner comme des générateurs, et leur charge est une batterie de résistances de freinage sur le toit.

La quantité de courant générée sera naturellement plus grande, plus le champ magnétique dans lequel la bobine mobile se déplace est fort. Il s'avère que plus l'aimant du haut-parleur est puissant, plus son facteur de qualité est faible, toutes choses égales par ailleurs. Mais, bien entendu, étant donné que la longueur du fil d'enroulement et la largeur de l'intervalle dans le système magnétique sont impliquées dans la formation de cette valeur, il serait prématuré de tirer une conclusion définitive basée uniquement sur la taille de l'aimant. Et le préliminaire – pourquoi pas ?...

Concepts de base- le facteur de qualité total de l'enceinte est considéré comme faible s'il est inférieur à 0,3 - 0,35 ; élevé - plus de 0,5 à 0,6.

Volume équivalent. La plupart des haut-parleurs modernes sont basés sur le principe de la « suspension acoustique ».

On les appelle parfois « compression », ce qui est incorrect. Les têtes de compression sont une histoire complètement différente, associée à l’utilisation de pavillons comme conception acoustique.

Le concept d'une suspension acoustique est d'installer une enceinte dans un volume d'air dont l'élasticité est comparable à l'élasticité de la suspension de l'enceinte. Dans ce cas, il s'avère qu'un autre ressort a été installé en parallèle du ressort déjà existant dans la suspension. Le volume équivalent sera celui pour lequel le ressort nouvellement apparu est égal en élasticité à celui déjà existant. La quantité de volume équivalent est déterminée par la rigidité de la suspension et le diamètre de l'enceinte. Plus la suspension est douce, plus le coussin d'air sera gros, dont la présence commencera à perturber l'enceinte. La même chose se produit en cas de changement du diamètre du diffuseur. Un grand diffuseur avec le même déplacement comprimera plus fortement l'air à l'intérieur de la boîte, subissant ainsi une plus grande force de réponse d'élasticité du volume d'air.

C'est cette circonstance qui détermine souvent le choix de la taille de l'enceinte, en fonction du volume disponible pour s'adapter à sa conception acoustique. Les grands diffuseurs créent les conditions préalables à un rendement élevé du subwoofer, mais nécessitent également de grands volumes. L’argument issu du répertoire de la salle au fond du couloir de l’école « J’ai plus » doit ici être utilisé avec précaution.

Le volume équivalent a des relations intéressantes avec la fréquence de résonance, dont il est facile de ne pas s'en rendre compte. La fréquence de résonance est déterminée par la rigidité de la suspension et la masse du système mobile, et le volume équivalent est déterminé par le diamètre du diffuseur et la même rigidité.

Une telle situation est donc possible. Supposons qu'il y ait deux enceintes de même taille et avec la même fréquence de résonance. Mais un seul d'entre eux atteignait cette valeur de fréquence grâce à un diffuseur lourd et une suspension rigide, tandis que l'autre, au contraire, disposait d'un diffuseur léger avec une suspension souple. Le volume équivalent d'une telle paire, malgré toute la similitude externe, peut différer de manière très significative, et lorsqu'ils sont installés dans le même boîtier, les résultats seront radicalement différents.

Alors, après avoir établi la signification des paramètres vitaux, commençons enfin à choisir une fiancée. Le modèle sera le suivant - nous pensons que vous avez décidé, sur la base, par exemple, des matériaux de l'article précédent de cette série, du type de conception acoustique et vous devez maintenant choisir un haut-parleur parmi des centaines d'alternatives. Après avoir maîtrisé ce processus, le processus inverse, c'est-à-dire le choix d'un design approprié pour l'enceinte sélectionnée, vous sera facile. Je veux dire, presque sans difficulté.

Boîte fermée

Comme nous l'avons dit dans l'article ci-dessus, une boîte fermée est la conception acoustique la plus simple, mais loin d'être primitive, au contraire, elle présente, notamment dans une voiture, un certain nombre d'avantages importants par rapport aux autres ; Sa popularité dans applications mobiles ne s'estompe pas du tout, nous allons donc commencer par cela.

Qu'arrive-t-il aux performances de l'enceinte lorsqu'elle est installée dans un boîtier fermé ? Cela dépend d’une seule quantité : le volume de la boîte. Si le volume est si important que le haut-parleur ne le remarque pratiquement pas, nous arrivons à l'option écran infini. En pratique, cette situation est obtenue lorsque le volume du caisson (ou autre volume fermé situé derrière le diffuseur, ou, plus simplement, ce qu'il y a à cacher - le coffre d'une voiture) dépasse de trois le volume équivalent du haut-parleur. fois ou plus. Si cette relation est satisfaite, la fréquence de résonance et le facteur de qualité global du système resteront presque les mêmes que pour le haut-parleur. Cela signifie qu'ils doivent être choisis en conséquence. On sait que le système acoustique aura la réponse en fréquence la plus douce avec un facteur de qualité total de 0,7. À des valeurs inférieures, les caractéristiques de l'impulsion s'améliorent, mais la décroissance de la fréquence commence à une fréquence assez élevée. À des valeurs élevées, la réponse en fréquence acquiert une augmentation proche de la résonance, et caractéristiques transitoires se détériore quelque peu. Si vous vous concentrez sur la musique classique, le jazz ou les genres acoustiques, le choix optimal serait un système légèrement suramorti avec un facteur de qualité de 0,5 à 0,7. Pour les genres plus énergiques, l'accentuation des graves, obtenue avec un facteur de qualité de 0,8 à 0,9, ne fera pas de mal. Et enfin, les fans de rap apprécieront programme complet, si le système a un facteur de qualité égal à l'unité ou même supérieur. La valeur de 1,2 devrait peut-être être reconnue comme la limite pour tout genre qui se prétend musical.

Il faut également garder à l'esprit que lors de l'installation d'un subwoofer à l'intérieur d'une voiture, les basses fréquences montent, à partir d'une certaine fréquence, déterminée par la taille de l'habitacle. Valeurs typiques pour le début d'une montée en fréquence de 40 Hz pour grosse voiture, comme une jeep ou une mini-fourgonnette ; 50 à 60 pour un moyen, comme un huit ou une longe ; 70 - 75 pour un petit, de Tavria.

Maintenant, c'est clair : pour installer en mode écran infini (ou Freeair, si cela ne vous dérange pas que ce dernier nom soit breveté par Stillwater Designs), vous avez besoin d'un haut-parleur avec un facteur de qualité total d'au moins 0,5, voire plus, et un fréquence de résonance non inférieure à 40 hertz - 60, selon ce que vous pariez. De tels paramètres signifient généralement une suspension plutôt rigide, qui est la seule chose qui évite à l'enceinte une surcharge en l'absence de « support acoustique » du volume fermé. Voici un exemple - Infinity produit dans les versions Reference et Kappa les mêmes têtes avec les indices br (bass reflex) et ib (infinite baffle). Les paramètres Thiel-Small, par exemple, pour la référence dix pouces diffèrent comme suit. :

Paramètre T/S 1000w.br 1000w.ib

FS 26 Hz 40 Hz

Vasque 83 l 50 l

On peut voir que la version ib, en termes de fréquence de résonance et de facteur de qualité, est prête à fonctionner « telle quelle », et à en juger par la fréquence de résonance et le volume équivalent, cette modification est beaucoup plus dure que l'autre, optimisé pour un fonctionnement en bass reflex et, par conséquent, est plus susceptible de survivre dans des conditions difficiles Freeair.

Mais que se passe-t-il si, sans faire attention aux minuscules, vous conduisez dans ces conditions une enceinte avec l'indice br qui ressemble à deux pois dans une cosse ? Mais voici quoi : en raison du faible facteur de qualité, la réponse en fréquence commencera à diminuer à des fréquences d'environ 70 à 80 Hz, et la tête « molle » non retenue se sentira très inconfortable au bord inférieur de la plage, et c'est facile pour le surcharger là.

Nous avons donc convenu :

Pour une utilisation en mode « écran infini », vous devez sélectionner un haut-parleur avec un facteur de qualité totale élevé (au moins 0,5) et une fréquence de résonance (au moins 45 Hz), en précisant ces exigences en fonction du type de matériau musical prédominant. et la taille de la cabine.

Parlons maintenant du volume « non infini ». Si vous placez une enceinte dans un volume comparable à son volume équivalent, le système acquerra des caractéristiques sensiblement différentes de celles avec lesquelles l'enceinte est entrée dans ce système. Tout d’abord, lorsqu’il est installé dans un volume fermé, la fréquence de résonance augmentera. La rigidité a augmenté, mais la masse est restée la même. Le facteur qualité augmentera également. Jugez par vous-même - en ajoutant la rigidité d'un petit volume d'air, c'est-à-dire inflexible, pour aider à rigidifier la suspension, nous avons ainsi, pour ainsi dire, installé un deuxième ressort et laissé l'ancien amortisseur.

À mesure que le volume diminue, le facteur de qualité du système et sa fréquence de résonance augmentent également. Cela signifie que si nous voyons un haut-parleur avec un facteur de qualité de, disons, 0,25, et que nous voulons avoir un système avec un facteur de qualité, disons, 0,75, alors la fréquence de résonance triplera également. Comment ça se passe sur le haut-parleur ? 35 Hz ? Cela signifie que dans le volume correct, en termes de forme de réponse en fréquence, ce sera 105 Hz, et ceci, vous le savez, n'est plus un subwoofer. Donc ça ne rentre pas. Vous voyez, vous n’aviez même pas besoin d’une calculatrice. Regardons l'autre. Fréquence de résonance 25 Hz, facteur de qualité 0,4. Le résultat est un système avec un facteur de qualité de 0,75 et une fréquence de résonance aux alentours de 47 Hz. Tout à fait digne. Essayons sur place, sans quitter le comptoir, d’estimer la taille nécessaire de la boîte. Il est écrit que Vas = 160 l (ou 6 cu.ft, ce qui est plus probable).

(J'aimerais pouvoir écrire la formule ici - c'est simple, mais je ne peux pas - j'ai promis). Ainsi, pour les calculs au comptoir, je vous remets un aide-mémoire : copiez-le et mettez-le dans votre portefeuille si l'achat d'une enceinte basse fait partie de vos projets d'achats :

La fréquence de résonance et le facteur de qualité augmenteront si le volume de la boîte provient de Vas

1,4 fois 1

1,7 fois 1/2

2 fois 1/3

3 fois 1/8

Pour nous, c'est environ le double, donc il s'agit d'une boîte d'un volume de 50 à 60 litres, ce sera un peu trop... Passons à la suivante. Et ainsi de suite.

Il s’avère que pour qu’une conception acoustique concevable émerge, les paramètres des enceintes doivent non seulement se situer dans une certaine plage de valeurs, mais également être liés les uns aux autres.

Des personnes expérimentées ont combiné cette relation dans l'indicateur Fs/Qts.

Si la valeur Fs/Qts est de 50 ou moins, l'enceinte est née pour une boîte fermée. Le volume requis de la boîte sera plus petit, plus le Fs est faible ou le Vas est petit.

Par données externes, les « reclus naturels » peuvent être reconnus par des diffuseurs lourds et des suspensions souples (qui donnent une faible fréquence de résonance), des aimants pas très gros (pour que le facteur de qualité ne soit pas trop faible), de longues bobines acoustiques (puisque la course du cône d'une enceinte fonctionnant dans un caisson fermé, peut atteindre des valeurs assez importantes).

Bass-reflex

Un autre type de conception acoustique populaire est le bass reflex, qui, malgré tout le désir ardent, ne peut être compté au comptoir, même approximativement. Mais vous pouvez estimer l'adéquation du haut-parleur pour cela. Et nous parlerons généralement du calcul séparément.

La fréquence de résonance d'un système de ce type est déterminée non seulement par la fréquence de résonance du haut-parleur, mais également par le réglage bass reflex. Il en va de même pour le facteur de qualité du système, qui peut changer considérablement avec les changements de longueur du tunnel, même avec un volume de boîtier constant. Puisque le bass reflex peut être, contrairement à un caisson fermé, accordé sur une fréquence proche voire inférieure à celle du haut-parleur, la fréquence d'auto-résonance de la tête est « autorisée » à être plus élevée que dans le cas précédent. Cela signifie, avec un choix réussi, un diffuseur plus léger et, par conséquent, des caractéristiques d'impulsion améliorées, dont le bass reflex a besoin, puisque ses caractéristiques transitoires « innées » ne sont pas les meilleures, du moins pires que celles d'un boîtier fermé. Mais il est conseillé d'avoir le facteur de qualité le plus bas possible, pas plus de 0,35. En réduisant cela au même indicateur Fs/Qts, la formule pour choisir une enceinte pour un bass reflex semble simple :

Les enceintes avec une valeur Fs/Qts de 90 ou plus conviennent à une utilisation dans un bass reflex.

Signes extérieurs d'une roche à phase inversée : diffuseurs de lumière et aimants puissants.

Passes-bandes (très brièvement)

Les haut-parleurs passe-bande, malgré tous leurs avantages en termes de puissance (c'est-à-dire dans le sens de la plus grande efficacité par rapport aux autres types), sont les plus difficiles à calculer et à fabriquer, et faire correspondre leurs caractéristiques avec l'acoustique interne d'une voiture avec une expérience insuffisante peut se transformer en Enfer absolu, donc avec ce type En matière de conception acoustique, il vaut mieux marcher sur les rochers et utiliser les recommandations des fabricants d'enceintes, même si cela vous lie les mains. Cependant, si vos mains sont encore libres et ont envie d'essayer : pour les passe-bandes simples, presque les mêmes haut-parleurs conviennent que pour les bass reflex, et pour les passe-bandes doubles ou quasi-bandes, ce sont les mêmes ou, de préférence, des têtes avec un indice Fs/Qts de 100 et plus.

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19.01.2006 15:47 # 0+

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Paramètres Thiele & Small

Il s'agit d'un groupe de paramètres introduits par A.N. Thiele et plus tard R.H. Petit, à l'aide duquel il est possible de décrire en détail les caractéristiques électriques et mécaniques des têtes de haut-parleurs moyennes et basses fréquences fonctionnant dans la région de compression, c'est-à-dire lorsque des vibrations longitudinales ne se produisent pas dans le diffuseur et il peut être assimilé à un piston.

Fs (Hz) - fréquence de résonance naturelle de la tête de haut-parleur dans un espace ouvert. A ce stade, son impédance est maximale.

Fc (Hz) - fréquence de résonance du système de haut-parleurs pour une enceinte fermée.

Fb (Hz) - fréquence de résonance bass-reflex.

F3 (Hz) - fréquence de coupure à laquelle la sortie de la tête diminue de 3 dB.

Vas (m3) - volume équivalent. Il s'agit d'un volume fermé d'air excité par la tête, qui présente une flexibilité égale à la flexibilité Cms du système mobile de la tête.

D (m) est le diamètre efficace du diffuseur.

Sd (m²) - surface effective du diffuseur (environ 50 à 60 % de la surface de conception).

Xmax (m) - déplacement maximal du diffuseur.

Vd (m3) - volume excité (produit de Sd par Xmax).

Re (Ohm) - résistance de l'enroulement de la tête CC.

Rg (Ohm) - impédance de sortie de l'amplificateur, prenant en compte l'influence des fils de connexion et des filtres.

Qms (quantité sans dimension) - facteur de qualité mécanique de la tête de haut-parleur à la fréquence de résonance (Fs), prend en compte les pertes mécaniques.

Qes (quantité sans dimension) - le facteur de qualité électrique de la tête de haut-parleur à la fréquence de résonance (Fs), prend en compte les pertes électriques.

Qts (quantité sans dimension) - le facteur de qualité total de la tête de haut-parleur à la fréquence de résonance (Fs), prend en compte toutes les pertes.

Qmc (quantité sans dimension) - facteur de qualité mécanique du système acoustique à la fréquence de résonance (Fs), prend en compte les pertes mécaniques.

Qec (quantité sans dimension) - le facteur de qualité électrique du système acoustique à la fréquence de résonance (Fs), prend en compte les pertes électriques.

Qtc (quantité sans dimension) - le facteur de qualité total du système acoustique à la fréquence de résonance (Fs), prend en compte toutes les pertes.

Ql (quantité sans dimension) est le facteur de qualité du système acoustique à la fréquence (Fb), prenant en compte les pertes par fuite.

Qa (quantité sans dimension) est le facteur de qualité du système acoustique à la fréquence (Fb), prenant en compte les pertes par absorption.

Qp (quantité sans dimension) est le facteur de qualité du système acoustique à la fréquence (Fb), prenant en compte les autres pertes.

N0 (quantité sans dimension, parfois %) - efficacité relative (efficacité) du système.

Cms (m/N) - flexibilité du système de déplacement de la tête d'enceinte (déplacement sous l'influence d'une charge mécanique).

Mms (kg) - masse effective du système en mouvement (inclut la masse du diffuseur et de l'air oscillant avec lui).

Rms (kg/s) - résistance mécanique active de la tête.

B (T) - induction dans l'espace.

L (m) - longueur du conducteur de la bobine mobile.

Bl (m/N) - coefficient d'induction magnétique.

Pa - puissance acoustique.

Pe - énergie électrique.

C=342 m/s - vitesse du son dans l'air dans des conditions normales.

P=1,18 kg/m^3 - densité de l'air dans des conditions normales.

Le est l'inductance de la bobine.

BL est la valeur de densité de flux magnétique multipliée par la longueur de la bobine.

Spl – niveau de pression acoustique en dB.

Re : Paramètres Thiel-Small et conception acoustique de l'enceinte.

Programme sympa BassBox 6.0 PRO pour calculer la conception acoustique d'un haut-parleur de 12 Mo, numéro de série à l'intérieur dans le fichier *.txt :

Le programme a énorme base de données données sur les paramètres dyne grande quantité Les fabricants peuvent calculer le volume en tenant compte de l'épaisseur de la paroi. En général, très confortable.

Paramètres de Small-Thiele

Paramètres de Small-Thiele

Jusqu’en 1970, il n’existait aucune méthode pratique, accessible et standardisée pour obtenir des données comparatives sur les performances des haut-parleurs. Les tests individuels effectués par les laboratoires étaient trop coûteux et trop longs. Dans le même temps, des méthodes permettant d'obtenir des données comparatives sur les haut-parleurs étaient nécessaires pour que les deux acheteurs puissent choisir le modèle souhaité, ainsi que les équipementiers pour une description plus précise de leurs produits et une comparaison raisonnée des différents appareils.
Conception de haut-parleursAu début des années 70, un article rédigé par Neville Thiele et Richard Small a été présenté lors de la conférence AES. Thiele était ingénieur en chef de l'ingénierie et du développement à l'Australian Broadcasting Commission. A cette époque, il dirigeait le Laboratoire fédéral d'ingénierie et analysait le fonctionnement des équipements et des systèmes de transmission de signaux audio et vidéo. Small était étudiant de troisième cycle à la School of Engineering de l'Université de Sydney.
L'objectif de Thiele et Small était de montrer comment les paramètres qu'ils dérivaient pouvaient aider à faire correspondre une enceinte à un haut-parleur spécifique. Cependant, le résultat est que ces mesures fournissent beaucoup plus d'informations : elles peuvent tirer des conclusions beaucoup plus approfondies sur les performances d'un haut-parleur que celles basées sur les données habituelles sur la taille, la puissance de sortie maximale ou la sensibilité.
Liste des paramètres appelés « paramètres Small-Thiele » : Fs, Re, Le, Qms, Qes, Qts, Vas, Cms, Vd, BL, Mms, Rms, EBP, Xmax/Xmech, Sd, Zmax, plage de fréquence de fonctionnement (Utilisable Freq. Range), puissance nominale (Power Handling), sensibilité (Sensitivity).

Fs

Concernant

Ce paramètre décrit la résistance CC du haut-parleur telle que mesurée à l'aide d'un ohmmètre. On l'appelle souvent DCR. La valeur de cette résistance est presque toujours inférieure à la résistance nominale du haut-parleur, ce qui inquiète de nombreux acheteurs car ils craignent que l'amplificateur ne soit surchargé. Cependant, comme l’inductance du haut-parleur augmente avec la fréquence, il est peu probable que l’impédance constante affecte la charge.

Le

Ce paramètre correspond à l'inductance de la bobine mobile, mesurée en mH (millihenry). Selon la norme établie, les mesures d'inductance sont effectuées à une fréquence de 1 kHz. À mesure que la fréquence augmente, l'impédance augmentera au-dessus de la valeur Re, puisque la bobine mobile agit comme un inducteur. De ce fait, l’impédance du haut-parleur n’est pas constante. Il peut être représenté comme une courbe qui change avec la fréquence du signal d'entrée. La valeur maximale de l'impédance (Zmax) se produit à la fréquence de résonance (Fs).

Paramètres Q

Vas/Cms

Le paramètre Vas vous indique quel devrait être le volume d'air qui, une fois comprimé à un volume d'un mètre cube, aurait la même résistance que le système de suspension (volume équivalent). Le facteur de flexibilité du système de suspension pour un haut-parleur donné est noté Cms. Vas est l'un des paramètres les plus difficiles à mesurer car la pression de l'air change en fonction de l'humidité et de la température et nécessite donc un laboratoire de très haute technologie pour le mesurer. Cms est mesuré en mètres par newton (m/N) et représente la force avec laquelle le système de suspension mécanique résiste au mouvement du diffuseur. Autrement dit, Cms correspond à une mesure de la raideur de la suspension mécanique de l'enceinte. La relation entre les paramètres Cms et Q peut être comparée au choix fait par les constructeurs automobiles entre un confort accru et des performances de conduite améliorées. Si nous considérons les hauts et les bas d'un signal audio comme les bosses d'une route, alors le système de suspension des haut-parleurs est similaire aux ressorts d'une voiture : idéalement, il devrait résister à une conduite très rapide sur une route jonchée de gros rochers.

Vd

Ce paramètre indique le volume maximum d'air qui peut être expulsé par le diffuseur (Peak Diaphragm Displacement Volume). Elle est calculée en multipliant Xmax (la longueur maximale de la partie de la bobine mobile qui s'étend au-delà de l'entrefer magnétique) par Sd (la surface de travail du diffuseur). Vd est mesuré en centimètres cubes. Les caissons de basses ont généralement les valeurs Vd les plus élevées.

B.L.

Exprimé en tesla par mètre, ce paramètre caractérise la force motrice du haut-parleur. En d’autres termes, BL indique la masse qu’un haut-parleur peut « soulever ». Ce paramètre est mesuré comme suit : une certaine force est appliquée au cône, dirigée à l'intérieur du haut-parleur, et le courant nécessaire pour contrecarrer la force appliquée est mesuré - la masse en grammes est divisée par le courant en ampères. Une valeur BL élevée indique un locuteur très puissant.

mms

Ce paramètre est une combinaison du poids de l'ensemble cône et de la masse de flux d'air déplacée par le cône du haut-parleur pendant le fonctionnement. Le poids de l'ensemble diffuseur est égal à la somme du poids du diffuseur lui-même, de la rondelle de centrage et de la bobine mobile. Lors du calcul de la masse du flux d'air déplacé par le diffuseur, le volume d'air correspondant au paramètre Vd est utilisé.

RMS

Ce paramètre décrit les pertes de résistance mécanique du système de suspension du haut-parleur. Il s'agit d'une mesure des qualités d'absorption d'un surround de haut-parleur et se mesure en N i s/m.

EBP

Ce paramètre est égal à Fs divisé par Qes. Il est utilisé dans de nombreuses formules liées à la construction d'armoires pour systèmes de haut-parleurs, et en particulier, pour déterminer quelle enceinte est préférable de choisir pour une enceinte donnée - conception fermée ou réflexe en phase. Lorsque la valeur EBP approche 100, cela signifie que l'enceinte est la mieux adaptée à une utilisation dans une enceinte bass reflex. Si l’EBP est proche de 50, mieux vaut installer cette enceinte dans une enceinte fermée. Cependant, cette règle n’est qu’un point de départ lors de la création d’un système acoustique et autorise des exceptions.

Xmax/Xmech

Le paramètre définit l'écart linéaire maximum. La sortie du haut-parleur devient non linéaire lorsque la bobine mobile commence à sortir de l'espace magnétique. Bien que le système de suspension puisse créer une non-linéarité dans le signal de sortie, la distorsion commence à augmenter de manière significative au moment où le nombre de tours de la bobine mobile dans l'entrefer magnétique commence à diminuer. Pour déterminer Xmax, vous devez calculer la longueur de la partie de la bobine mobile qui s'étend au-delà de la coupe supérieure de l'aimant et la diviser en deux. Ce paramètre est utilisé pour déterminer le niveau de pression acoustique (SPL) maximum qu'un haut-parleur peut fournir tout en maintenant la linéarité du signal, c'est-à-dire la valeur THD normalisée.
Lors de la détermination de Xmech, la longueur de course de la bobine mobile est mesurée jusqu'à ce que l'une des situations suivantes se produise : soit la rondelle de centrage est détruite, soit la bobine mobile repose sur la sécurité. couverture arrière, soit la bobine acoustique quitte l'espace magnétique, soit d'autres limitations physiques du diffuseur commencent à jouer un rôle. La plus petite des longueurs de course de bobine obtenues est divisée en deux et la valeur résultante est considérée comme le déplacement mécanique maximal du diffuseur.

SD

Ce paramètre correspond à la surface de la surface de travail du diffuseur. Mesuré en cm2.

Zmax

Ce paramètre correspond à l'impédance du haut-parleur à la fréquence de résonance.

Plage de fréquence utilisable

Les fabricants utilisent différentes manières pour mesurer la plage de fréquence de fonctionnement. De nombreuses méthodes sont considérées comme acceptables, mais elles conduisent à des résultats différents. À mesure que la fréquence augmente, le rayonnement hors axe d’un haut-parleur diminue proportionnellement au diamètre. À un certain point, cela devient brusquement orienté. Le tableau montre la dépendance de la fréquence à laquelle cet effet se produit sur la taille du haut-parleur.

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Puissance nominale (gestion de la puissance)

C'est un paramètre très important lors du choix d'une enceinte. Il est nécessaire de savoir avec certitude que l'émetteur résistera à la puissance du signal qui lui est fourni. Il faut donc choisir un haut-parleur capable de supporter la puissance qui lui est fournie avec une réserve. Le critère déterminant de la puissance d’un haut-parleur est sa capacité à dissiper la chaleur. Les principales caractéristiques de conception qui influencent la dissipation efficace de la chaleur sont la taille de la bobine acoustique, la taille de l'aimant, la ventilation de conception et les matériaux de haute technologie avancés utilisés dans la conception de la bobine acoustique. La bobine acoustique et l'aimant plus grands assurent une dissipation thermique plus efficace, et la ventilation maintient le design au frais.
Lors du calcul de la puissance d’un haut-parleur, outre sa capacité à résister à la chaleur, les propriétés mécaniques du haut-parleur sont également importantes. Après tout, l'appareil peut résister à l'échauffement qui se produit lorsqu'une puissance de 1 kW est fournie, mais avant même d'atteindre cette valeur, il tombera en panne en raison de dommages structurels : la bobine mobile reposera contre la paroi du fond ou la bobine mobile sortira. de l'entrefer magnétique, le diffuseur sera déformé, etc. d. Le plus souvent, de telles pannes se produisent lors de la lecture d'un signal basse fréquence trop puissant à un volume élevé. Pour éviter les pannes, vous devez connaître la plage réelle de fréquences reproduites, le paramètre Xmech, ainsi que la puissance nominale.

Sensibilité

Ce paramètre est l’un des plus importants de toute la spécification du haut-parleur. Il vous permet de comprendre avec quelle efficacité et à quel volume l'appareil reproduira le son lorsqu'un signal d'une ou d'une autre puissance est fourni. Malheureusement, les fabricants d'enceintes utilisent différentes méthodes Pour calculer ce paramètre, il n’existe pas de paramètre unique établi. Lors de la détermination de la sensibilité, le niveau de pression acoustique est mesuré à une distance d'un mètre lorsqu'une puissance de 1 W est appliquée au haut-parleur. Le problème est que parfois la distance de 1 m est calculée à partir du capuchon anti-poussière, et parfois à partir du support d'enceinte. Pour cette raison, déterminer la sensibilité des haut-parleurs peut être assez difficile.

Tiré de

Il s’agit de la fréquence de résonance du haut-parleur, sans aucune conception acoustique. L'enceinte est rigidement suspendue dans les airs, à la distance maximale des objets environnants. Dans cette position, sa résonance ne dépendra que de ses propres caractéristiques. Les masses du système mobile et la rigidité de la suspension. Il existe une opinion selon laquelle plus la fréquence de résonance est basse, meilleur sera le subwoofer. Ceci n’est que partiellement vrai. Pour certaines conceptions, la fréquence de résonance est trop faible, ce qui crée des interférences. La basse fréquence de résonance est considérée comme étant comprise entre 20 et 25 Hz. En dessous de 20 Hz, c'est rare. Au-dessus de 40 Hz est considéré comme élevé pour un subwoofer.

Qts de pleine qualité

Le facteur de qualité dans ce cas n'est pas la qualité du produit, mais le rapport des forces élastiques et visqueuses existant dans le système d'enceintes en mouvement, proche de la fréquence de résonance. Un système dynamique en mouvement ressemble beaucoup à une suspension de voiture, où se trouvent un ressort et un amortisseur. Un ressort crée des forces élastiques, c'est-à-dire qu'il accumule et libère de l'énergie lors des oscillations, tandis qu'un amortisseur, source de résistance visqueuse, n'accumule rien, mais absorbe de l'énergie et la dissipe. La même chose se produit lorsque le diffuseur et tout ce qui y est attaché vibre.

Une valeur élevée du facteur de qualité signifie que les forces élastiques prédominent. C'est comme une voiture sans amortisseurs. Il suffit de rouler sur un caillou et la roue se mettra à sauter, sans aucune retenue. Sautez à la fréquence de résonance inhérente à ce système oscillatoire. Par rapport à un haut-parleur, cela signifie un dépassement de la réponse en fréquence à la fréquence de résonance, d'autant plus élevé que le facteur de qualité total du système est élevé.

À propos, le facteur de qualité le plus élevé, mesuré en milliers d'unités, se trouve dans une cloche qui, en raison de sa forme, ne veut pas sonner à une fréquence autre que celle de résonance.

Une méthode populaire pour diagnostiquer la suspension d'une voiture par balancement n'est rien d'autre que d'évaluer le facteur de qualité de la suspension. Si vous ajoutez un amortisseur au ressort, alors l'énergie accumulée lors de la compression du ressort ne reviendra pas entièrement, mais sera partiellement dissipée par l'amortisseur. Ce phénomène est appelé diminution du facteur de qualité du système. Revenons à l'orateur. Les ressorts de l'enceinte sont les suspensions diffuseur. Et l'amortisseur ? Il y a deux amortisseurs qui travaillent ensemble.

Le facteur de qualité total d’un haut-parleur se compose de deux facteurs de qualité : mécanique et électrique. Le facteur de qualité mécanique est déterminé principalement par le choix du matériau de suspension, et principalement par le matériau de la rondelle de centrage, et non par la lèvre extérieure, comme beaucoup le pensent. Il n'y a généralement pas de pertes importantes ici et la contribution du facteur de qualité mécanique au total ne dépasse pas 10 à 15 %.

L’amortisseur le plus rigide fonctionnant dans le système oscillant d’un haut-parleur est un ensemble composé d’une bobine acoustique et d’un aimant. Le système magnétique du haut-parleur, dans sa conception et son principe de fonctionnement, est très similaire aux moteurs électriques. Ainsi, comme les moteurs électriques, un moteur de haut-parleur peut également être un générateur de courant électrique. C'est ce que fait le haut-parleur à proximité de la fréquence de résonance, lorsque la vitesse et l'amplitude de mouvement de la bobine mobile sont maximales.

Se déplaçant dans un champ magnétique, la bobine génère du courant et la charge d'un tel générateur est l'impédance de sortie de l'amplificateur, c'est-à-dire pratiquement nulle. Comme tout générateur, il est difficile pour un moteur de haut-parleur de bouger si la résistance de charge est minime. Le résultat est une sorte de frein électrique. L’amplitude du courant généré est plus grande, plus le champ magnétique dans lequel la bobine mobile se déplace est fort, et plus la vitesse et l’amplitude des oscillations de la bobine dans l’espace sont élevées.

Il s'avère que plus l'aimant du haut-parleur est puissant, plus son facteur de qualité est faible, toutes choses égales par ailleurs. Bien entendu, le facteur de qualité ne dépendra pas seulement de l’aimant. Cela dépendra de la bobine, de la quantité de fil simultanément dans l'espace, etc. etc. Cependant, à titre indicatif, il est tout à fait possible de prendre le facteur de qualité total de l'enceinte.

Un faible facteur de qualité d'un haut-parleur est considéré comme étant inférieur à 0,3 - 0,35.

Les haut-parleurs avec un Qts supérieur à 0,5 - 0,6 sont considérés comme de haute qualité.

Volume équivalent Vas.

La plupart des têtes d'enceintes modernes sont basées sur le principe de la « suspension acoustique ». Parfois, on les appelle « compression », ce qui est en fait incorrect. Les têtes de compression sont une toute autre histoire lorsqu’il s’agit d’utiliser des haut-parleurs dans des pavillons.

Le concept d'une suspension acoustique est d'installer une enceinte dans un volume d'air dont l'élasticité est comparable à l'élasticité de la suspension de l'enceinte. Dans le même temps, il s'avère qu'en plus du « ressort » déjà existant dans la suspension, un autre externe est ajouté. On considère comme équivalent le volume d'air qui, dans son élasticité, sera égal à l'élasticité de la suspension de l'enceinte. Le volume équivalent pour chaque enceinte est déterminé par la rigidité de la suspension et le diamètre de l'enceinte. Plus la suspension est douce, plus le coussin d'air sera grand, dont la présence affectera considérablement l'enceinte.

Cette année, dans le Journal of the Acoustical Society of America, les scientifiques Jiajun Zhao, Likun Zhang et Ying Wu ont publié l'article « Enhancing monochromatic multipole émission by a subwavelength enclos of degenerate Mie resonances » à propos de leur invention, qui augmente la puissance sonore des basses fréquences. -ondes de fréquence dues aux résonances. À en juger par le rapport des chercheurs, un boîtier en plastique d'un diamètre de 10 cm, inventé par eux et fabriqué sur une imprimante 3D, peut augmenter de 200 fois la puissance sonore d'un woofer.

Traditionnellement, pour augmenter le volume (pression acoustique), on utilise une augmentation de la puissance du signal, et dans le cas de basses fréquences et une grande zone de rayonnement. Ces méthodes classiques présentent des inconvénients évidents : des dimensions hors tout importantes et une consommation d'énergie élevée. À cet égard, l’augmentation de la pression acoustique due à la conception acoustique est devenue un problème pratique courant. Les développeurs sont motivés par le désir de maximiser la puissance et de maintenir un petit volume. Avec des enceintes traditionnelles, cet effet a été obtenu grâce au bass reflex. C'est maintenant au tour de l'audio portable. Sous la coupe, quelques mots sur l'innovation et les perspectives probables de son développement, ainsi que sur la mouche dans la pommade dans le baril de belles perspectives.

Un nouveau look ou un ancien bien oublié

La mise en œuvre d'une idée plutôt audacieuse est dictée par la nécessité. L'abondance d'équipements portables nécessite des solutions dans lesquelles il est impossible d'utiliser une conception acoustique avec un grand volume, alors que le consommateur veut « beaucoup de fond ». Ainsi, la solution proposée par les scientifiques sera probablement demandée pour les smartphones, portables haut-parleurs portables, stations d'accueil.

On sait que des développements de ce type ont été réalisés depuis la fin du XIXe siècle (expériences de Helmholtz) jusqu'aux années 20 du siècle dernier, c'est-à-dire jusqu'au moment où les moyens passifs d'augmentation de la pression acoustique pouvaient rivaliser avec les moyens électroacoustiques. C’est ainsi qu’est apparu le design acoustique des pavillons.

Les auteurs de l'article «Emission Enhancement of Sound Emitters using an Acoustic Metamaterial Cavity», qui constitue la base de l'invention décrite, ont écrit sur la continuité historique. On peut affirmer que, se trouvant dans une situation où les appareils électriques avaient épuisé leurs ressources en termes d'efficacité, les développeurs se sont souvenus de l'époque où les haut-parleurs en forme de cornet étaient la tendance dominante.

Idée et résultat

L'idée était d'augmenter considérablement l'amplitude ondes sonores, émis par le woofer, tout en abandonnant la traditionnelle augmentation de la puissance de l'amplificateur et en augmentant la taille de l'émetteur. Un objectif supplémentaire était de maintenir le diagramme de rayonnement, car le klaxon classique le change. Pour mettre en œuvre cette idée, les scientifiques ont utilisé des modes de résonance formés à l’aide d’une conception acoustique en forme de libyrinthe.

Pour faire simple, les développeurs ont appliqué un principe observable en plaçant une source sonore (par exemple un smartphone) dans un mug. Le son s'intensifie à mesure que la tasse devient une chambre de résonance.

Ici, le principe est similaire, mais au lieu d'une seule cavité, des labyrinthes spécialement conçus sont utilisés, qui permettent d'améliorer sélectivement la gamme des basses fréquences.

Le développeur Ying Wu, dans l'une de ses interviews, a décrit le principe de fonctionnement comme suit :

"Grâce à la résonance de l'air à l'intérieur des canaux, une bien plus grande partie de l'énergie électrique de la source est convertie en puissance sonore que ce ne serait le cas autrement."

"La résonance de l'air dans les canaux permet d'obtenir une puissance sonore plus importante que sans eux (canaux - ndlr) à consommation électrique égale"

Une structure réaliste pour l’amélioration des émissions

A) La structure est constituée de matériaux rigides (partie grise), où les canaux en spirale remplis d'air allongent le trajet du son (ligne rouge) pour réduire sa vitesse équivalente dans la direction radiale le long des parois rigides des canaux (anisotropie azimutale ρθ→ ∞ ρθ→∞).
b) Distribution de phase des champs sonores émis par une source monopôle, simulant à trois fréquences de résonance (voir Fig. 2 (c)].
c) Identique à b), mais pour une source dipolaire. (d, e) Comparaison de la directivité en champ lointain avec et sans coque simulée pour la résonance la plus basse en b) et c), respectivement.

Comme on peut le voir sur la figure, des passages labyrinthiques s'étendent depuis le centre du corps rond de l'appareil de dix centimètres, où se trouve le haut-parleur, qui assurent l'émergence de modes de résonance et, par conséquent, augmentent passivement la puissance sonore de certaines fréquences. . Il est important de noter que l'échelle des dB est logarithmique ; par conséquent, une augmentation de puissance par deux cents entraînera une augmentation de la pression acoustique d'environ 20 dB. L'un des auteurs qui a écrit sur ce sujet a comparé 20 dB à huit points sur l'échelle de volume de l'iPhone.

À la suite de mesures comparatives et de contrôle, il s'est avéré que l'utilisation de cette conception permet en réalité d'augmenter de 200 fois la puissance acoustique dans la plage des basses fréquences. La conception permet également de ne pas modifier de manière significative le diagramme de rayonnement, ce qui serait impossible avec des systèmes à cornet classiques. Vous pouvez en savoir plus sur les résultats de l’expérience dans l’article publié dans le domaine public.

Évidemment, le résultat obtenu (en cas de développement réussi d'événements pour cette innovation, qui est discuté dans la section suivante) peut être utilisé pour créer un acoustique sans fil, gadgets mobiles, écouteurs.

L'article prouve théoriquement la possibilité d'une augmentation de la puissance de résonance de 200 fois, fournit des formules et des mesures comparatives, mais, comme dans la vieille blague, il y a une nuance...

La résonance comme ennemi intime

L'amplification LF due aux résonances présente un certain nombre de caractéristiques qui rendent difficile l'utilisation de cette méthode lors de la création d'équipements haute fidélité lecture Beaucoup de gens sont bien conscients de l'effet néfaste de cette méthode sur la qualité sonore de la conception acoustique bass-reflex des enceintes. Lors de l'utilisation d'un bass reflex, l'amplification des basses fréquences est également obtenue grâce à la résonance, la seule différence est qu'avec ce facteur de forme, le bass reflex est moins efficace qu'un labyrinthe.

L'ambiguïté de l'utilisation des résonances pour augmenter la puissance des basses est décrite en détail dans l'article « The Great Low Frequency Deception » publié par le magazine Show Master, aimablement traduit par www.sound-consulting.net.

Comme ils l'ont écrit dans l'article mentionné ci-dessus, un système résonnant ne peut pas démarrer et s'arrêter instantanément et, par conséquent, des retards se produisent. Compte tenu du nombre de réflexions dans le système résonnant labyrinthe présenté, on peut supposer que ces retards seront plus élevés que dans un système similaire avec un bass reflex ou un boîtier fermé classique.

Ainsi, en utilisant une amplification résonante, nous pouvons obtenir beaucoup plus de graves, tandis que les caractéristiques d'impulsion se détériorent. De plus, on ne sait pas si un tel système introduit des distorsions, du bruit, etc. (l'étude ne contient pas de comparaison des distorsions avant et après l'utilisation du nouveau design acoustique).

Perspectives d'application

Si tous les problèmes hypothétiquement probables sont exclus, l’innovation peut changer beaucoup de choses. Le maintien des propriétés tout en réduisant les dimensions permettra l'utilisation d'une telle conception acoustique dans les smartphones, ce qui augmentera considérablement le volume. Utiliser avec un portable haut-parleurs sans fil réduira la consommation d’énergie et augmentera donc la durée de fonctionnement des appareils portables.

Conclusion

J'espère sincèrement une discussion animée et productive sur les perspectives du labyrinthe. Je n’ai pas suffisamment d’informations pour tirer mes propres conclusions sur le sort de l’invention. Comme d'habitude, je vous invite à participer à une enquête et à exprimer votre avis sur l'invention.

Jeans

La limite inférieure de la gamme de fréquences reproduite par le haut-parleur est déterminée par la fréquence de résonance principale de la tête. Malheureusement, il existe très rarement des têtes en vente ayant une fréquence de résonance principale inférieure à 60-80 Hz. Ainsi, pour élargir la gamme de fréquences de fonctionnement des systèmes acoustiques, il semble très pertinent de réduire la fréquence de résonance principale des têtes utilisées dans ceux-ci. Comme on le sait, le système à tête mobile (diffuseur avec bobine acoustique) dans la région de résonance principale est un système oscillatoire simple constitué de la masse et de la flexibilité de la suspension. La fréquence de résonance d'un tel système est déterminée par la formule :

où m est la masse du diffuseur, de la bobine mobile et de la masse d'air qui y est attachée, g ;
C - flexibilité de la suspension, cm/din.

Ainsi, afin de réduire la fréquence de résonance principale de la tête, il est nécessaire d'augmenter soit la masse du diffuseur et de la bobine acoustique, soit la souplesse de leur suspension, soit les deux. Le moyen le plus simple est d'augmenter la masse du diffuseur en y attachant un poids supplémentaire. Cependant, augmenter la masse du système à tête mobile n'est pas rentable, car cela réduirait non seulement la fréquence de résonance, mais également la pression acoustique. Le fait est que la force F créée par le courant I dans la bobine mobile de la tête dynamique est égale à

F=В*l*I,
où B est l'induction magnétique dans l'entrefer ;
l est la longueur du conducteur de la bobine mobile.

En revanche, selon les lois de la mécanique, cette force est égale à

F=m*a,
où m est la masse du système en mouvement ; a est l’accélération oscillatoire.

Puisque la force appliquée à la bobine acoustique ne dépend pour une tête donnée que de la valeur du courant, en augmentant la masse, on réduira d'autant l'accélération oscillatoire de la bobine et du diffuseur ; et comme la pression acoustique générée par la tête dans cette région de fréquence est proportionnelle à l'accélération du cône, une diminution de l'accélération équivaut à une diminution de la pression acoustique. Si nous essayions de réduire de moitié la fréquence de résonance principale de la tête, cela nécessiterait d'augmenter de quatre fois la masse du système mobile, et la pression acoustique créée par la tête diminuerait du même montant à courant constant dans la bobine. De plus, une augmentation de la masse augmenterait le facteur de qualité du système mobile et augmenterait le pic de résonance, et avec lui l'irrégularité de la réponse en fréquence, ce qui, à son tour, aggraverait les caractéristiques transitoires du haut-parleur.

Par conséquent, afin de réduire la fréquence de résonance de la tête, il est plus judicieux d'augmenter la flexibilité de la suspension du diffuseur et du disque de centrage, c'est-à-dire de réduire la rigidité du montage du système mobile. Cela se fait comme suit. Tout d'abord, décollez ou coupez le collier du diffuseur à l'aide d'un scalpel ou d'une lame tranchante (le long de l'anneau support du diffuseur). Ensuite, les fils flexibles de la bobine mobile sont dessoudés, la bague du disque de centrage et les getinaks sont dévissés.<паук" (если таковые имеются) или отклеивают центрирующий диск от диффузородержателя.

La flexibilité du disque de centrage avec ondulations est augmentée en y découpant trois ou quatre trous en forme de cône uniformément sur toute la circonférence (voir Fig. 1). La surface totale de ces trous doit être 0,4 à 0,5 fois la surface des ondulations du disque de centrage. Pour protéger l'entrefer magnétique de la poussière, de la gaze est collée sur les découpes ou sur l'ensemble du disque à l'aide de colle en caoutchouc ordinaire ou de colle BF-6. Si la bobine acoustique est centrée avec une « araignée » getinax (textolite), alors la flexibilité est augmentée en réduisant la largeur de ses bras (en les classant avec une lime ou en les mordant soigneusement avec une pince coupante). Ensuite, une partie de l'ondulation du bord du diffuseur est coupée de manière à laisser un espace d'environ 200 mm entre le bord du diffuseur et l'anneau de support du diffuseur. Si en même temps il y a une ondulation sur le bord du diffuseur, celui-ci est alors redressé sur une longueur d'environ 10 mm et une suspension en forme de bras en povinol ou en textile souple y est collée. Pour augmenter la flexibilité, le support textile ou tricoté doit être retiré si possible.

Des bras très flexibles et élastiques peuvent être réalisés à l'aide de colle silicone - mastic "Elastosil" à partir de bas nylon fins. Le haut du bas est coupé dans le sens de la longueur et des marques sont faites sur le tissu obtenu de 24 à 28 cm de large (voir Fig. 2). Lors du marquage, les arceaux doivent être situés en travers du bas (voir Fig. 2), car l'élasticité du bas est plus grande dans le sens longitudinal. Ensuite, en plaçant un morceau de film plastique lisse sur une planche ou un carton épais, placez-y du tissu pour bas et fixez-le le long des bords avec des boutons ou des clous. Après cela, l'élastosil est appliqué sur le tricot avec une spatule ou l'extrémité d'une règle métallique afin que les fils du tricot ne soient pas visibles. Après une journée (le temps de polymérisation de l'élastosil), le tricot est retourné et l'olastosil est appliqué. de l'autre côté.

Pour découper les bras, réalisez un gabarit en carton. Il est conseillé de suspendre le diffuseur sur trois ou quatre bras maximum afin que chaque bras occupe respectivement un tiers ou un quart de la circonférence du diffuseur. Sur les bras et sur le bord du diffuseur, marquez au crayon les surfaces avec lesquelles ils doivent être collés ; la largeur de ces surfaces doit être de 7 à 10 mm ; Les bras finis sont enduits un à un de colle et collés sur le bord marqué du diffuseur avec de l'« élastosil » ou de la colle silicone KT-30 ou MSN-7. Les arches en pavinol ou en textile sont collées sur la surface où se trouvait le textile à l'aide de colle BF-2, 88 ou AB-4. Il est recommandé de vérifier au préalable l'adéquation (conformité) de la colle avec le matériau en collant un morceau de matériau sur du papier épais.

Les joints entre les bras doivent également être collés afin qu'il n'y ait aucun espace. Il est préférable de le faire avec de l'« élastosil » ; pour les branches en pavinol ou en vinyle texte, il est recommandé de fixer les bords avec des fils et de les remplir en plusieurs étapes avec de la colle caoutchouc ordinaire.

Après avoir fini de suspendre le diffuseur, celui-ci est installé dans le support du diffuseur de manière à ce que la bobine acoustique s'insère dans l'espace. Ensuite l'anneau du disque de centrage est renforcé et la bobine acoustique est pré-centrée (avant collage de la suspension). Ensuite, les bras de suspension du diffuseur sont collés un à un sur l'anneau support du diffuseur. Pour plier les bras,

Lors de l'application de colle sur l'anneau support du diffuseur, il est pratique d'utiliser des pinces crocodiles dans lesquelles sont insérées des fiches unipolaires (pour le poids). Après collage de la suspension, l'alignement final de la bobine mobile est effectué et les anneaux du disque de centrage ou getinaks « araignée » sont fixés. Si le disque de centrage ne comporte pas d'anneau métallique et est décollé, coller d'abord la suspension du diffuseur, puis le disque de centrage, tout en centrant simultanément la bobine mobile dans l'interstice. Enfin, les câbles de la bobine mobile sont soudés et des bras de support en carton, caoutchouc spongieux ou feutre sont collés sur le support du diffuseur.

Si le diffuseur présente une fissure (déchirure), alors il est préférable de le sceller avec de la colle élastosil ou de le remplir en plusieurs étapes avec de la colle caoutchouc.

En utilisant la méthode décrite, il est possible de réduire la fréquence de résonance principale de la tête de 1,5 à 2 fois. Par exemple sur la Fig. La figure 3 montre les caractéristiques fréquentielles de l'impédance de la tête 4A-18 avant (ligne pointillée) et après la modification.

Cette tête a été fabriquée par l'usine d'équipement cinématographique de Léningrad « Kinap » en 1954 ; sa modification a consisté à découper trois fenêtres dans le disque de centrage et à remplacer l'ondulation du bord par des arceaux en pavinol, le support textile n'ayant pas été retiré. La fréquence de résonance a diminué de 105 Hz à 70 Hz, soit 1,5 fois. Il est intéressant de noter que la même diminution de la fréquence de résonance donne un poids supplémentaire de 25 g.

La limite inférieure de la gamme de fréquences reproduite par le haut-parleur est déterminée par la fréquence de résonance principale de la tête. Malheureusement, il existe très rarement des têtes en vente ayant une fréquence de résonance principale inférieure à 60-80 Hz. Ainsi, pour élargir la gamme de fréquences de fonctionnement des systèmes acoustiques, il semble très pertinent de réduire la fréquence de résonance principale des têtes utilisées dans ceux-ci. Comme on le sait, le système à tête mobile (diffuseur avec bobine acoustique) dans la région de résonance principale est un système oscillatoire simple constitué de la masse et de la flexibilité de la suspension. La fréquence de résonance d'un tel système est déterminée par la formule :

Où m est la masse du diffuseur, de la bobine mobile et de la masse d'air attachée, g, C est la flexibilité de la suspension, cm/din.

Ainsi, afin de réduire la fréquence de résonance principale de la tête, il est nécessaire d'augmenter soit la masse du diffuseur et de la bobine acoustique, soit la souplesse de leur suspension, soit les deux. Le moyen le plus simple est d'augmenter la masse du diffuseur en y attachant un poids supplémentaire. Cependant, augmenter la masse du système de tête mobile n'est pas rentable, car cela réduirait non seulement la fréquence de résonance, mais également la pression acoustique créée par la tête. Le fait est que la force F créée par le courant I dans la bobine mobile de la tête dynamique est égale à

Où B est l'induction magnétique dans l'espace, l est la longueur du conducteur de la bobine acoustique.

En revanche, selon les lois de la mécanique, cette force est égale à F=m*a, où m est la masse du système en mouvement, a est l'accélération oscillatoire.

Puisque la force appliquée à la bobine acoustique ne dépend pour une tête donnée que de la valeur du courant, en augmentant la masse, on réduira d'autant l'accélération oscillatoire de la bobine et du diffuseur ; et comme la pression acoustique générée par la tête dans cette région de fréquence est proportionnelle à l'accélération du cône, une diminution de l'accélération équivaut à une diminution de la pression acoustique. Si nous essayions de réduire de moitié la fréquence de résonance principale de la tête, cela nécessiterait d'augmenter de quatre fois la masse du système mobile, et la pression acoustique créée par la tête diminuerait du même montant à courant constant dans la bobine. De plus, une augmentation de la masse augmenterait le facteur de qualité du système mobile et augmenterait le pic de résonance, et avec lui l'irrégularité de la réponse en fréquence, ce qui, à son tour, aggraverait les caractéristiques transitoires du haut-parleur.

Par conséquent, pour réduire la fréquence de résonance de la tête, il est plus judicieux d'augmenter la flexibilité de la suspension du diffuseur et du disque de centrage, c'est-à-dire de réduire la rigidité du système mobile. Cela se fait comme suit. Tout d'abord, décollez ou coupez le collier du diffuseur à l'aide d'un scalpel ou d'une lame tranchante (le long de l'anneau support du diffuseur). Ensuite, les fils flexibles de la bobine acoustique sont dessoudés, l'anneau du disque de centrage et l'« araignée » getinax (le cas échéant) sont dévissés, ou le disque de centrage est décollé du support diffuseur.

La flexibilité du disque de centrage avec ondulations est augmentée en y découpant trois ou quatre trous en forme de cône uniformément sur toute la circonférence (voir Fig. 1). La surface totale de ces trous doit être 0,4 à 0,5 fois la surface des ondulations du disque de centrage. Pour protéger l'entrefer magnétique de la poussière, de la gaze est collée sur les découpes ou sur l'ensemble du disque à l'aide de colle en caoutchouc ordinaire ou de colle BF-6. Si la bobine mobile est centrée avec une « araignée » getinax (textolite), alors la flexibilité est augmentée en réduisant la largeur de ses bras (en les classant avec une lime ou en les mordant soigneusement avec une pince coupante). Ensuite, une partie de l'ondulation du bord du diffuseur est coupée de manière à laisser un espace d'environ 200 mm entre le bord du diffuseur et l'anneau de support du diffuseur. Si en même temps il y a une ondulation sur le bord du diffuseur, celui-ci est alors redressé sur une longueur d'environ 10 mm et une suspension en forme de bras en pavinol ou en textile souple y est collée. Pour augmenter la flexibilité, le support textile ou tricoté doit être retiré si possible.

Des bras très flexibles et élastiques peuvent être réalisés à l'aide de colle silicone - mastic "Elastosil" à partir de bas nylon fins. Le haut du bas est coupé dans le sens de la longueur et des marques sont faites sur le tissu obtenu de 24 à 28 cm de large (voir Fig. 2). Lors du marquage, les arceaux doivent être situés en travers du bas (voir Fig. 2), car l'élasticité du bas est plus grande dans le sens longitudinal. Ensuite, en plaçant un morceau de film plastique lisse sur une planche ou un carton épais, placez-y du tissu pour bas et fixez-le le long des bords avec des boutons ou des clous. Après cela, "Elastosil" est appliqué sur le tricot avec une spatule ou l'extrémité d'une règle métallique, afin que les fils du tricot ne soient pas visibles. Au bout d'une journée (le temps de polymérisation de « elastosil »), le tricot est retourné et « elastosil » est appliqué sur l'autre face.

Pour découper les bras, réalisez un gabarit en carton. Il est conseillé de suspendre le diffuseur sur trois ou quatre bras maximum afin que chaque bras occupe respectivement un tiers ou un quart de la circonférence du diffuseur. Sur les bras et sur le bord du diffuseur, marquez au crayon les surfaces avec lesquelles ils doivent être collés ; la largeur de ces surfaces doit être de 7 à 10 mm ; Les bras finis sont enduits un à un de colle et collés sur le bord marqué du diffuseur avec de l'« élastosil » ou de la colle silicone KT-30 ou MSN-7. Les arches en pavinol ou en textile sont collées sur la surface où se trouvait le textile à l'aide de colle BF-2, 88 ou AB-4. Il est recommandé de vérifier au préalable l'adéquation (conformité) de la colle avec le matériau en collant un morceau de matériau sur du papier épais.

Les joints entre les bras doivent également être collés afin qu'il n'y ait aucun espace. Il est préférable de le faire avec de l'« élastosil » ; pour les branches en pavinol ou en vinyle texte, il est recommandé de fixer les bords avec des fils et de les remplir en plusieurs étapes avec de la colle caoutchouc ordinaire.

Après avoir fini de suspendre le diffuseur, celui-ci est installé dans le support du diffuseur de manière à ce que la bobine acoustique s'insère dans l'espace. Ensuite l'anneau du disque de centrage est renforcé et la bobine acoustique est pré-centrée (avant collage de la suspension). Ensuite, les bras de suspension du diffuseur sont collés un à un sur l'anneau support du diffuseur. Pour plier les bras, lors de l'application de colle sur l'anneau support du diffuseur, il est pratique d'utiliser des pinces crocodiles dans lesquelles sont insérées des fiches unipolaires (pour le poids). Après collage de la suspension, l'alignement final de la bobine mobile est effectué et les anneaux du disque de centrage ou getinaks « araignée » sont fixés. Si le disque de centrage ne comporte pas d'anneau métallique et est décollé, coller d'abord la suspension du diffuseur, puis le disque de centrage, tout en centrant simultanément la bobine mobile dans l'interstice. Enfin, les câbles de la bobine mobile sont soudés et des bras de support en carton, caoutchouc spongieux ou feutre sont collés sur le support du diffuseur.

Si le diffuseur présente une fissure (déchirure), alors il est préférable de le sceller avec de la colle élastosil ou de le remplir en plusieurs étapes avec de la colle caoutchouc.

En utilisant la méthode décrite, il est possible de réduire la fréquence de résonance principale de la tête de 1,5 à 2 fois. Par exemple sur la Fig. La figure 3 montre les caractéristiques fréquentielles de l'impédance de la tête 4A-18 avant (ligne pointillée) et après la modification.

Cette tête a été fabriquée par l'usine d'équipement cinématographique de Léningrad « Kinap » en 1954 ; sa modification a consisté à découper trois fenêtres dans le disque de centrage et à remplacer l'ondulation du bord par des arceaux en pavinol, le support textile n'ayant pas été retiré. La fréquence de résonance a diminué de 105 Hz à 70 Hz, soit 1,5 fois. Il est intéressant de noter que la même diminution de la fréquence de résonance donne un poids supplémentaire de 25 g.