音频页脚设计调查

音频页脚设计调查

扬声器的杂散振动可以通过与地板的接触直接传递到房间的表面。 这会导致房间的表面将这些振动作为可听见的噪音进行共鸣辐射,从而影响音乐聆听体验。 房间的大表面积可以高效地辐射声音,从而使问题更加复杂。 低频振动是最严重的违规者,因为它们能够以很小的阻抗在整个房间结构中传播。

 

即使有基本的隔振,也可以减轻结构振动的这些退化效应。 在扬声器下方放置隔振音频页脚可减少混响时间、振动衰减伪影和某些频率的失真[1] 。 通过将音频电子设备与振动隔离开来,也会产生类似的积极效果。 这些好处的程度在音频页脚设计之间可能会有很大差异。

测量隔振

我们试图测量几种流行的音频页脚设计的隔振性能。 然后,我们在相同的比较标准下测量了我们的Carbide Base脚。 在水平和垂直方向上测量每个音频页脚的隔振。 三种不同的振动源被用来产生振动:一个电磁振动台、一个低音炮和一个 2 分频扬声器。 在每个实验中,将四个音频页脚放置在振动源的顶部,然后将铝板放置在音频页脚的顶部。 将重物用螺栓固定在铝板上,以模拟总质量约为 32 千克(70 磅)的扬声器或音频设备的质量。 然后使用双面胶带将Measurement Specialties ACH-01压电加速度计传感器连接到板上,以测量水平和垂直方向的加速度。 加速度计传感器依次馈入为其各自传感器校准的放大器。

电磁振动台

使用电磁振动台获得第一组测量值。 工作台采用数字控制,可精确调节工作台表面的振动幅度和频率。 为了确定工作台的振动幅度,将加速度计传感器连接到工作台上,然后使用万用表测量传感器放大器的输出。 对连接到铝板上的第二个加速度计传感器也进行了同样的操作。 以 10 Hz 至 200 Hz 的 5 Hz 间隔从平板传感器进行测量。 每隔一段时间调整振动台,以确保振动台以 2.5 m/s 2的加速度振动。 测量首先使用连接到台面和板的前向边缘的传感器进行,以测量水平振动。 然后重复测量,将传感器连接到桌子和平板的顶部以测量垂直振动。 这些测量集中在低音频率区域,以确定每个音频页脚共振频率附近的隔振性能。

 

这个实验的优点是桌子在测量过程中提供了一致的振动。 这样可以清楚地识别音频页脚中的共振。 该实验的缺点是由于间隔测量,其分辨率有限。 该实验也没有提供对振动衰减行为的任何见解。

 

低音炮

使用低音炮作为振动源,以获得低音频率区域的扫描测量。 使用 PC 生成从 15 Hz 到 200 Hz 的对数扫频正弦信号,然后通过低音炮播放。 加速度计传感器连接到板的前边缘和顶部,以同时测量水平和垂直振动。 PC 用于记录板装传感器的输出。 然后将测量值转换为显示振动衰减的瀑布图。 瀑布图的 Y 轴设置为忽略本底噪声伪影,其中 0 dBFS 对应于削波前的限制。 扫描期间的最大声压级为 93 dBA,这是在我们混响工厂的地板上在 1 m 的距离处测量的。 在扫描期间经历的最大水平机柜加速度为 2.4 m/s 2

 

2 分频扬声器

使用 2 分频扬声器作为振动源,以获得中频和高音频率区域的扫描测量。 该实验使用与低音炮实验相同的过程进行,不同之处在于中频的扫描范围为 200 Hz 至 1 kHz,高音为 1 kHz 至 10 kHz。 另一个区别是加速度计传感器放大器设置为提供相对于低音炮测量的 +20 dB 增益。 由于较高频率的固有振动幅度较低,因此应用了附加增益。 较高的增益还提高了本底噪声,这需要限制中高频瀑布图的可见部分以避免本底噪声伪影。 在扫描期间扬声器的最大 SPL 也是 93 dBA,驱动电压在所有测量中保持恒定。 在扫描期间经历的最大水平机柜加速度为 1.9 m/s 2

 

低音炮和扬声器实验的优势在于它们提供了每个音频页脚的振动衰减行为的高分辨率视图。 缺点是箱体的振动与振动台实验中的频率不一致。 然而,箱体的振动行为在测量之间是一致的,允许在音频页脚之间进行有用的相对比较。 每次测量连续进行两次,然后平均以平滑机柜振动行为中的不规则性。

正在测试的音频页脚

音频页脚设计

测试了七种不同的音频页脚设计。 还测试了尖峰以进行相对比较。 每个音频页脚中有四个放置在铝板下方。 具有适当配置的装置用螺栓固定在板上。

 

测试的音频页脚在实现隔振方面大致分为两类:滚珠轴承粘弹性

 

滚珠轴承

音频页脚 1、3 和 6 基于一个常用概念[2] ,利用在弯曲轴承座圈中滚动的滚珠轴承。 这些轴承设计转移了振动的传递,从而减少了通过设备的振动。 Audio footer 5 通过采用专利堆叠配置的轴承来转移振动的传输。 Carbide Base脚利用平面轴承座圈之间的轴承,带有粘弹性缓冲器,用于在振动期间使设备居中。

 

粘弹性

音频页脚 2 使用具有粘弹性特性的模制玻璃纤维。 音频页脚 4 采用专利配置的上下粘弹性元件与椭圆形圆柱体连接。 Carbide Base脚在专利申请配置中使用称为ViscoRing™的管状粘弹性元件。

单击每组测量上方的测量文本以切换其可见性。

水平和垂直测量显示在单独的选项卡上。

尖峰

方面:

Ø 14 毫米 (0.55″)

35 毫米(1.4 英寸)高

建造:

钢钉

尖峰测量(点击切换)

卧式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
卧式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音
立式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
立式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
立式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
立式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音

音频页脚 1

方面:

Ø 45 mm (1.78″) (顶部), Ø 70 mm (2.76″) (底部)

51 毫米 (2.0″) – 61 毫米 (2.4″) 高度

4 人的最大重量:

不适用

高度可调:

是的

螺栓规定:

是的

建造:

不锈钢主体,带有 3 个陶瓷滚珠轴承,位于球面轴承座圈中。

音频页脚 1 测量(点击切换)

卧式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
卧式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音
立式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
立式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
立式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
立式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音

音频页脚 2

方面:

50 毫米 (2″) 宽 x 50 毫米 (2″) 深

25 毫米(1 英寸)高

4 人的最大重量:

34.4 公斤(76 磅)

其他版本可用于不同的重量。

高度可调:

螺栓规定:

建造:

夹在钢板之间的热压缩高密度模制玻璃纤维层。 纹理橡胶顶部和底部。

音频页脚 2 测量(点击切换)

卧式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
卧式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音
立式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
立式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
立式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
立式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音

音频页脚 3

方面:

Ø 45 毫米(1.75 英寸)

24 毫米(0.94 英寸)高

4 人的最大重量:

不适用

高度可调:

(可选升级)

螺栓规定:

建造:

带有 6 个滚珠轴承的阳极氧化铝机身,位于 3 个独立层之间的球面轴承座圈中。

音频页脚 3 测量(单击以切换)

卧式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
卧式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音
立式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
立式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
立式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
立式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音

音频页脚 4

方面:

Ø 51 毫米 (2″)

43 毫米(1.7 英寸)高

4 人的最大重量:

55 公斤(121 磅)

其他版本可用于不同的重量

高度可调:

仅在螺栓固定时

螺栓规定:

是的

建造:

外壳中的上下粘弹性隔振器与椭圆形圆柱体连接在一起,采用专利配置。 定向设计。 按照制造商的建议,所有测量均在标志朝前的情况下进行。

音频页脚 4 测量(单击切换)

卧式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
卧式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音
立式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
立式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
立式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
立式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音

音频页脚 5

方面:

Ø 76 毫米 (3″)

57 毫米(2.25 英寸)高

4 人的最大重量:

不适用

高度可调:

仅在螺栓固定时

螺栓规定:

是的

建造:

不锈钢主体外壳 5 个独立的陶瓷轴承堆叠,采用非直径对立的专利配置。

音频页脚 5 测量(单击切换)

卧式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
卧式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音
立式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
立式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
立式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
立式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音

音频页脚 6

方面:

Ø 45 毫米(1.75 英寸)

72 毫米 (2.8″) – 89 毫米 (3.5″) 高度

4 人的最大重量:

不适用

高度可调:

是的

螺栓规定:

是(需要螺栓连接)

建造:

铝制机身,带有 3 个陶瓷滚珠轴承,位于球面轴承座圈中。

音频页脚 6 测量(点击切换)

卧式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
卧式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音
立式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
立式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
立式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
立式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音

Carbide Base页脚

方面:

Ø 125 毫米(4.9 英寸)

56 毫米 (2.2″) – 74 毫米 (2.9″) 高度

4 人的最大重量:

32 公斤(70 磅)

ViscoRing™可更换用于更高的重量

高度可调:

是的

螺栓规定:

是的

建造:

容纳ViscoRing™粘弹性构件的铝制上部。 不锈钢下部外壳陶瓷轴承和粘弹性缓冲器处于正在申请专利的配置中。 安装 Light ViscoRings™后进行的测量。

Carbide Base页脚测量(点击切换)

卧式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
卧式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
卧式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音
立式振动台
10 赫兹 – 200 赫兹低音
立式低音炮
15 赫兹 – 200 赫兹低音
立式扬声器
200 Hz – 1 kHz 中频
立式扬声器
1 kHz – 10 kHz 高音

免责声明

这些实验模拟了直接在扬声器或低音炮箱体上以中等到高音量播放的振动幅度。 在隔离较低幅度的振动时,某些音频页脚的测量方式可能不同。 此外,所支持的质量会影响某些音频页脚的性能,因此更改质量可能会更改测量值。 最后,这些测量都是在与音乐的动态状态不同的近似稳态正弦振动刺激下进行的。

结论

测试的音频页脚的隔振性能差异很大。 在大多数情况下,不需要的杂散振动会通过低音和中低频的页脚增加。 在其他情况下,阻尼不足导致共振在初始刺激后持续很长时间,如一些瀑布图中的长衰减时间所示。

 

Carbide Base的独特之处在于其出色的隔离和阻尼低音和中低音的能力,从而最大限度地提高了这些频率的清晰度。

参考

[1] Katz, B. (2020)。关于扬声器箱体的声辐射AES:音频工程学会杂志会议论文 10405

 

[2] Kemeny, Zoltan A. “机械信号滤波器”。 US 6520283 B2,美国专利商标局,2003 年 2 月 18 日。 谷歌专利, https://patents.google.com/patent/US6520283B2