측정

확성기의 표유 진동은 바닥과의 접촉을 통해 실내 표면으로 직접 전달할 수 있습니다. 이로 인해 실내 표면이 음악 감상 경험에 영향을 줄 수 있는 가청 소음으로 이러한 진동을 교감적으로 방출합니다. 문제는 높은 효율로 소리를 방출하는 방의 넓은 표면적에 의해 더욱 악화됩니다. 저주파 진동은 임피던스가 거의 없는 방의 구조 전체를 이동할 수 있는 능력으로 인해 가장 나쁜 영향을 미칩니다.

 

기본적인 진동 격리가 있더라도 구조 기반 진동의 이러한 저하 효과는 완화될 수 있습니다. 확성기 아래에 진동 격리 오디오 바닥글을 배치하면 일부 주파수에서 잔향 시간, 진동 감쇠 아티팩트 및 왜곡이 감소합니다 [1] . 오디오 전자 장치를 진동으로부터 분리하면 유사한 긍정적인 효과가 나타납니다. 이러한 이점의 정도는 오디오 바닥글 디자인에 따라 크게 다를 수 있습니다.

진동 절연 측정

우리는 몇 가지 인기 있는 오디오 바닥글 디자인의 진동 절연 성능을 측정하려고 했습니다. 그런 다음 비교를 위해 동일한 기준으로 Carbide Base 바닥글을 측정했습니다. 각 오디오 바닥글에 대해 수평 및 수직 방향의 진동 격리를 측정했습니다. 전자기 진동 테이블, 서브우퍼 및 2-way 확성기의 세 가지 다른 진동 소스가 진동을 생성하는 데 사용되었습니다. 각 실험에서 4개의 오디오 바닥글을 진동 소스 위에 배치한 다음 알루미늄 플레이트를 오디오 바닥글 위에 배치했습니다. 총 질량이 약 32kg(70lbs)인 확성기 또는 오디오 장비의 질량을 시뮬레이션하기 위해 무게를 알루미늄 판에 볼트로 고정했습니다. Measurement Specialties ACH-01 압전 가속도계 센서를 양면 테이프로 플레이트에 부착하여 수평 및 수직 방향의 가속도를 측정했습니다. 가속도계 센서는 차례로 각각의 센서에 대해 보정된 증폭기에 공급됩니다.

전자기 진동 테이블

첫 번째 측정 세트를 얻기 위해 전자기 진동 테이블이 사용되었습니다. 테이블은 테이블 표면의 진동 진폭과 주파수를 정밀하게 변조하기 위해 디지털 방식으로 제어되었습니다. 테이블의 진동 진폭을 결정하기 위해 가속도계 센서를 테이블에 부착한 다음 멀티미터를 사용하여 센서 증폭기의 출력을 측정했습니다. 알루미늄 판에 부착된 두 번째 가속도계 센서도 마찬가지였습니다. 플레이트 센서에서 10Hz에서 200Hz까지 5Hz 간격으로 측정을 수행했습니다. 진동 테이블은 2.5 m/s 2 의 가속도로 진동하도록 테이블이 각 간격으로 조정되었습니다. 측정은 먼저 수평 진동을 측정하기 위해 테이블 표면과 플레이트의 전방 가장자리에 부착된 센서로 수행되었습니다. 그런 다음 수직 진동을 측정하기 위해 테이블과 플레이트의 상단에 부착된 센서로 측정을 반복했습니다. 이러한 측정은 각 오디오 바닥글의 공진 주파수 주변의 진동 격리 성능을 결정하기 위해 저음 주파수 영역에 초점을 맞췄습니다.

 

이 실험의 장점은 테이블이 측정 전반에 걸쳐 일관된 진동을 제공했다는 것입니다. 이를 통해 오디오 바닥글의 공명을 명확하게 식별할 수 있었습니다. 이 실험의 단점은 간격 측정으로 인한 제한된 분해능이었습니다. 이 실험은 또한 진동 감쇠 거동에 대한 통찰력을 제공하지 않았습니다.

 

서브우퍼

베이스 주파수 영역에서 스윕 측정을 얻기 위해 서브우퍼를 진동 소스로 사용했습니다. PC를 사용하여 15Hz에서 200Hz까지 로그 스위프 사인 신호를 생성한 다음 서브우퍼를 통해 재생했습니다. 가속도계 센서는 수평 및 수직 진동을 동시에 측정하기 위해 플레이트의 전방 가장자리와 상단에 부착되었습니다. PC는 플레이트 장착 센서의 출력을 기록하는 데 사용되었습니다. 측정값은 진동 감쇠를 보여주는 폭포수 그래프로 변환되었습니다. 워터폴 그래프의 Y축은 노이즈 플로어 아티팩트를 무시하도록 설정되었습니다. 여기서 0dBFS는 클리핑 전의 한계에 해당합니다. 청소 중 최대 SPL은 1m 거리에서 잔향 공장 바닥에서 측정한 93dBA였습니다. 청소 중에 경험한 최대 수평 캐비닛 가속도는 2.4 m/s 2 입니다.

 

양방향 확성기

2-way 확성기가 진동원으로 사용되어 중역 및 고음 주파수 영역에서 스윕 측정값을 얻었습니다. 실험은 미드레인지 200Hz ~ 1kHz, 고음 1kHz ~ 10kHz 를 스윕한 것을 제외하고는 서브우퍼 실험과 동일한 과정으로 진행되었습니다. 또 다른 차이점은 가속도계 센서 증폭기가 서브우퍼 측정에 비해 +20dB 이득을 제공하도록 설정되었다는 것입니다. 더 높은 주파수의 본질적으로 더 낮은 진동 진폭으로 인해 추가 게인이 적용되었습니다. 게인이 높을수록 노이즈 플로어가 높아져 노이즈 플로어 아티팩트를 피하기 위해 중간 및 고주파수 폭포 그래프의 가시적인 부분을 제한해야 했습니다. 라우드스피커의 최대 SPL은 모든 측정에서 구동 전압이 일정하게 유지되는 스위프 동안 93dBA였습니다. 청소 중에 경험한 이 최대 수평 캐비닛 가속도는 1.9m/s 2 입니다.

 

서브우퍼와 확성기 실험의 장점은 각 오디오 바닥글의 진동 감쇠 동작에 대한 고해상도 보기를 제공한다는 것입니다. 단점은 캐비닛의 진동이 진동 테이블 실험에서와 같이 주파수와 일치하지 않는다는 것이었습니다. 그러나 캐비닛의 진동 동작은 측정 간에 일관되어 오디오 바닥글 간의 유용한 상대적 비교가 가능했습니다. 각 측정은 연속적으로 두 번 수행된 다음 캐비닛의 진동 거동의 불규칙성을 부드럽게 하기 위해 평균을 냈습니다.

테스트 중인 오디오 바닥글

오디오 바닥글 디자인

7개의 서로 다른 오디오 바닥글 디자인이 테스트되었습니다. 스파이크도 상대적인 비교를 위해 테스트되었습니다. 각 오디오 바닥글 중 4개는 알루미늄 판 아래에 배치되었습니다. 적절한 규정이 있는 장치를 플레이트에 볼트로 고정했습니다.

 

테스트한 오디오 바닥글은 진동 차단과 관련하여 볼 베어링점탄성 이라는 두 가지 범주로 분류되었습니다.

 

볼 베어링

오디오 바닥글 1, 3, 6은 일반적으로 사용되는 개념 [2] 을 기반으로 하며 곡선 베어링 레이스에서 구르는 볼 베어링을 사용합니다. 이러한 베어링 설계는 진동 전달을 우회하여 장치를 통과하는 진동을 줄입니다. 오디오 바닥글 5는 특허 받은 스택 구성의 베어링을 사용하여 진동 전달을 전환합니다. Carbide Base 바닥글은 진동 중에 장치를 중앙에 배치하는 데 사용되는 점탄성 버퍼가 있는 플랫 베어링 레이스 사이의 베어링을 사용합니다.

 

점탄성

오디오 바닥글(2)은 점탄성 특성을 갖는 성형 유리 섬유를 사용합니다. 오디오 바닥글 4는 특허받은 구성의 타원형 실린더와 결합된 상부 및 하부 점탄성 요소를 사용합니다. Carbide Base 바닥글은 특허 출원 중인 구성에서 ViscoRing™ 이라는 관형 점탄성 요소를 사용합니다.

각 측정 그룹 위의 측정 텍스트를 클릭하여 가시성을 전환합니다.

수평 및 수직 측정은 별도의 탭에 표시됩니다.

스파이크

치수:

Ø 14mm(0.55″)

35mm(1.4″) 높이

건설:

강철 스파이크

스파이크 측정(토글하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 1

치수:

Ø 45mm(1.78″)(상단부), Ø 70mm(2.76″)(하단부)

51mm(2.0″) – 61mm(2.4″) 높이

4명의 최대 무게:

해당 없음

높이 조절 가능:

볼트 제공:

건설:

스페리컬 베어링 레이스에 3개의 세라믹 볼 베어링이 장착된 스테인리스 스틸 바디.

오디오 바닥글 1 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 2

치수:

50mm(2″) 너비 x 50mm(2″) 깊이

25mm(1″) 높이

4명의 최대 무게:

34.4kg(76파운드)

다른 무게에 사용할 수 있는 다른 버전.

높이 조절 가능:

아니

볼트 제공:

아니

건설:

강판 사이에 끼워진 열압착 고밀도 성형 유리 섬유 층. 질감이 있는 고무 상단 및 하단.

오디오 바닥글 2 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 3

치수:

Ø 45mm(1.75″)

24mm(0.94″) 높이

4명의 최대 무게:

해당 없음

높이 조절 가능:

아니

(옵션 업그레이드)

볼트 제공:

아니

건설:

3개의 개별 레이어 사이에 있는 구면 베어링 레이스에 6개의 볼 베어링이 있는 양극 처리된 알루미늄 본체.

오디오 바닥글 3 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 4

치수:

Ø 51mm(2″)

43mm(1.7″) 높이

4명의 최대 무게:

55kg(121파운드)

다른 무게에 사용할 수 있는 다른 버전

높이 조절 가능:

볼트 체결 시에만

볼트 제공:

건설:

특허 받은 구성의 타원형 실린더와 함께 연결된 하우징의 상부 및 하부 점탄성 아이솔레이터. 방향성 디자인. 제조업체에서 권장하는 대로 로고가 앞쪽을 향하게 하여 측정한 모든 측정값입니다.

오디오 바닥글 4 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 5

치수:

Ø 76mm(3″)

57mm(2.25″) 높이

4명의 최대 무게:

해당 없음

높이 조절 가능:

볼트 체결 시에만

볼트 제공:

건설:

스테인리스 스틸 바디 하우징 특허 받은 구성으로 직경이 반대가 아닌 세라믹 베어링의 5개 개별 스택.

오디오 바닥글 5 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 6

치수:

Ø 45mm(1.75″)

72mm(2.8″) – 89mm(3.5″) 높이

4명의 최대 무게:

해당 없음

높이 조절 가능:

볼트 제공:

예(볼트 필요)

건설:

구형 베어링 레이스에 3개의 세라믹 볼 베어링이 장착된 알루미늄 본체.

오디오 바닥글 6 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

Carbide Base 바닥글

치수:

Ø 125mm(4.9″)

56mm(2.2″) – 74mm(2.9″) 높이

4명의 최대 무게:

32kg(70파운드)

더 높은 중량을 위해 교체 가능한 ViscoRing™

높이 조절 가능:

볼트 제공:

건설:

ViscoRing™ 점탄성 부재를 수용하는 알루미늄 상부. 특허 출원 중인 구성의 세라믹 베어링 및 점탄성 버퍼를 수용하는 스테인리스 스틸 하부. Light ViscoRings™ 가 설치된 상태에서 측정한 것입니다.

Carbide Base 바닥글 측정(토글하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

면책 조항

이 실험은 중간에서 높은 볼륨으로 재생되는 스피커 또는 서브우퍼의 캐비닛에서 직접 경험하는 진동 진폭을 시뮬레이션했습니다. 일부 오디오 바닥글은 진폭이 낮은 진동을 분리할 때 다르게 측정될 수 있습니다. 또한 지원되는 질량은 일부 오디오 바닥글의 성능에 영향을 미치므로 질량을 변경하면 측정이 변경될 수 있습니다. 마지막으로, 이러한 측정은 모두 음악의 동적 상태와 다른 대략적인 정상 상태 사인파 진동 자극으로 수행되었습니다.

결론

테스트한 오디오 바닥글의 진동 차단 성능은 상당히 다양했습니다. 대부분의 경우 저음과 낮은 중역 주파수의 바닥글을 통해 원치 않는 표류 진동이 증가했습니다. 다른 경우에는 감쇠가 충분하지 않아 일부 폭포 그래프에서 긴 감쇠 시간으로 알 수 있듯이 초기 자극 후에도 공명이 오래 지속되었습니다.

 

Carbide Base 바닥글은 저음과 낮은 중음역을 분리하고 감쇠하는 탁월한 능력이 독특하여 이러한 주파수에서 선명도를 극대화했습니다.

참고문헌

[1] Katz, B. (2020). 확성기 캐비닛의 음향 방사에 대해 . AES: 오디오 엔지니어링 학회 저널 , 컨벤션 페이퍼 10405

 

[2] Kemeny, Zoltan A. “기계적 신호 필터.” US 6520283 B2, 미국 특허상표청, 2003년 2월 18일. 구글 특허, https://patents.google.com/patent/US6520283B2

점탄성 폴리머 또는 엘라스토머는 본질적으로 높은 수준의 감쇠로 인해 진동 제어 응용 분야에 널리 사용됩니다. 엘라스토머는 또한 특정 모양으로 형성되어 저주파 진동을 효과적으로 격리할 수 있습니다. 형상 계수는 주어진 엘라스토머 형상의 분리 성능을 정량화하는 데 사용되는 기술 용어입니다. 이는 형상 계수가 낮을수록 잠재적 공진 주파수가 낮다는 것을 의미합니다. 낮은 공진 주파수는 일반적으로 넓은 대역폭의 진동을 차단합니다. 이것은 공진 주파수 이상의 진동 주파수가 분리되어 있기 때문입니다.

 

가장 일반적인 모양의 경우 모양 계수는 일반적으로 다음과 같이 정의됩니다.

형상 계수 =
평균 하중 표면적
불룩한 표면적

평균 하중 표면적은 하중을 지지하는 상부 및 하부 표면적의 평균입니다. 팽창된 표면적은 하중에 수직으로 팽창할 수 있는 표면적입니다.

 

엘라스토머의 안정성은 재료가 점점 더 커지고 좁아짐에 따라 특정 형상 요소 아래에서 손상될 수 있습니다. 일부 엘라스토머 제조업체는 지지되는 장비가 넘어질 수 있는 문제인 좌굴을 방지하기 위해 형상 계수 0.3 이상을 유지할 것을 권장합니다.

 

Carbide Base 바닥글에 사용되는 ViscoRing™ 엘라스토머를 설계할 때 0.17의 형상 계수가 계획되었습니다. 이것은 가장 낮은 가청 주파수가 효과적으로 분리될 수 있도록 공진 주파수를 충분히 낮추기 위해 선택되었습니다.

안정성 향상

ViscoRing™ 이 하중을 수직으로 지지하고 좌굴을 방지하는 능력을 테스트하기 위한 실험이 수행되었습니다. 실험은 점차적으로 질량을 적용하고 재료의 수직 변형을 측정하는 것으로 구성되었습니다. 실온 환경에서 1.13kg(2.5lbs) 증분으로 Medium ViscoRing™ 상단에 추를 적용했습니다. 수직 변형 거리는 표시된 응력-변형률 곡선의 형태로 표시됩니다. y축은 응력 또는 가해진 질량의 양을 나타내고, x축은 질량의 인가로 인한 변형 또는 수직 변형을 나타냅니다.

빨간색 곡선은 하우징 없이 ViscoRing™ 만 나타냅니다. 질량을 처음 적용한 직후에 재료가 하중을 받으면 크게 휘어지고 변형되기 시작했음을 알 수 있습니다. 이 재료는 극히 낮은 형상 계수를 감안할 때 예상했던 작은 질량조차도 제대로 지지하지 못했습니다.

 

ViscoRing™ 의 안정성을 향상시키기 위해 단순화된 그래픽에서 볼 수 있는 것처럼 Carbide Base 바닥글의 상단 부분에 하우징이 설계되었습니다. 리지는 ViscoRing™ 주변에 일정한 간격으로 추가되어 버팀대를 유지하고 좌굴을 방지합니다. 능선은 서로 떨어져 있어 표면적이 그들 사이에서 자유롭게 부풀어 오르므로 낮은 형상 계수의 이점을 보존합니다.

 

ViscoRing™ 이 바깥쪽으로 돌출됨에 따라 돌출된 표면적의 더 큰 비율이 경사진 융기 부분과 접촉하게 되었습니다. 질량 증가와 함께 증가하는 형상 계수는 더 넓은 범위의 하중 질량에 걸쳐 보다 일관된 공진 주파수를 제공했습니다. Carbide Base 바닥글의 격리 성능은 다양한 지지 질량에서 더욱 일정해졌습니다.

 

파란색 곡선은 Carbide Base 바닥글 상단 하우징에 배치된 동일한 ViscoRing™ 을 보여줍니다. 응력 또는 질량의 적용에 따른 변형 또는 수직 변형의 상대적으로 선형 증가가 관찰되었습니다. 재료가 의도한 대로 좌굴되지 않았습니다.

 

엘라스토머는 더 작은 부피로 압축할 수 없습니다. 따라서 엘라스토머는 하중 하에서 변형되기 위해 바깥쪽으로 부풀어 오를 수 있어야 합니다. 선택적으로 보강된 ViscoRing™ 은 재료가 추가로 부풀어오르는 것을 방지했을 때와 같이 경사나 강성의 급격한 증가를 나타내지 않았습니다. 이것은 낮은 공진 주파수를 달성하기 위해 낮은 강성 또는 스프링 속도가 필요하기 때문에 중요합니다.

수평 격리 개선

수직 절연을 위해 낮은 형상 계수 엘라스토머를 성공적으로 활용하면 수평 절연에 대한 유사한 이점이 필요했습니다. 수평으로 배향된 낮은 형상 계수 엘라스토머와 볼 베어링이 통합되어 수평 격리 성능을 더욱 향상시켰습니다.

 

수평 격리를 제공하기 위해 볼 베어링을 사용하는 것은 잘 알려진 개념입니다. 많은 디자인이 곡선 베어링 레이스 사이에 볼 베어링을 삽입합니다. 다른 디자인의 곡선형 베어링 표면은 베어링을 중앙에 유지합니다. 또한 상부 레이스와 하부 레이스가 서로에 대해 수평으로 이동함에 따라 진동의 전달 경로가 전환될 수 있습니다. 이 전송 경로 회피는 수평적 격리를 제공합니다 [1] .

 

Carbide Base 바닥글의 하단 부분을 위해 고안된 디자인은 베어링이 곡선 레이스가 아닌 평평한 레이스에서 굴러 가기 때문에 다릅니다. 수평 방향의 엘라스토머는 진동에 반응하여 장치를 중앙에 유지하는 고도로 감쇠된 스프링 역할을 합니다. 변형과 구름 저항을 최소화하기 위해 베어링에는 지르코늄이 선택되었고 베어링 레이스에는 연마된 경화 스프링강이 선택되었습니다. 이전 설계보다 더 높은 수준의 감쇠로 수평 격리를 달성했습니다.

진동 테스트

수평 절연 측정

수평 격리의 개선을 평가하기 위해 또 다른 실험이 수행되었습니다. 실험의 목표는 수평 격리를 위해 제공되는 볼 베어링과 수평 방향 엘라스토머의 추가 개선을 정량화하는 것이었습니다.

 

실험을 위한 진동을 발생시키기 위해 전자기 진동 테이블이 사용되었습니다. 테이블은 가변 주파수 드라이브(VFD)에 연결된 터치 스크린과 다이얼을 통해 디지털 방식으로 제어되었습니다. 이들은 테이블 표면의 진동 진폭과 주파수를 정밀하게 변조하는 데 사용되었습니다.

 

중형 ViscoRings™ 가 설치된 4개의 Carbide Base 바닥글이 진동 테이블 위에 배치되었습니다. 그런 다음 총 질량이 약 45kg(100lbs)인 무게가 있는 알루미늄 판을 바닥글 상단에 볼트로 고정했습니다. 두 개의 Measurement Specialties ACH-01 가속도계 센서가 진동을 측정하는 데 사용되었습니다. 첫 번째 센서는 진동 테이블의 앞쪽 가장자리에 양면 테이프로 부착되었습니다. 두 번째 센서는 알루미늄 판의 앞쪽 가장자리에 유사하게 부착되었습니다. 각 센서는 자체 보정된 진동 센서 증폭기에 연결되어 자체 벤치탑 멀티미터에 공급되었습니다. 각 멀티미터의 VRMS 판독값은 1mV RMS = 1m/s 2 가속도의 알루미늄 플레이트와 테이블이 경험하는 가속도를 별도로 결정하는 데 사용되었습니다.

수평 분리 그래프 작성

전후(Y축) 진동 주파수는 10Hz에서 300Hz까지 10Hz 단위로 설정되었습니다. 두 센서의 VRMS 값은 각 간격으로 표시되었습니다. 테이블의 진폭은 테이블이 약 4 m/s 2 의 가속도로 사인 곡선으로 진동하도록 조정되었습니다.

 

테이블 센서의 출력에서 플레이트 센서의 출력을 빼면 Carbide Base 바닥글을 통해 진동이 전달됩니다. 양수 값은 장치를 통한 진동의 증폭을 나타냅니다. 이것은 장치의 공진 주파수 주변의 진동 주파수에서 예상되었습니다. 음수 값은 테이블에서 발생하는 진동의 감소를 나타냅니다. 즉, 원하는 진동의 격리입니다. 값이 음수일수록 격리도가 높아집니다.

 

빨간색 선은 볼 베어링과 수평 방향 엘라스토머가 없는 Carbide Base 바닥글로 측정한 값을 보여줍니다. ViscoRing™ 엘라스토머만 수평 절연에 사용되었습니다. 파란색 선은 베어링과 수평 엘라스토머를 제자리에 놓고 측정한 값을 보여줍니다. 볼 베어링과 수평 엘라스토머의 통합으로 수평 격리 성능이 크게 향상되었습니다. 진동 진폭의 감소는 더 높은 감쇠 수준을 나타내는 공진 주파수 주변에서 특히 두드러졌습니다.

결론

저주파 진동 절연을 위해 낮은 형상 계수 엘라스토머를 안정적으로 활용하기 위해 여러 설계 기능이 Carbide Base 바닥글에 통합되었습니다. 이전에 너무 불안정한 것으로 간주되었던 형상 요소로 형성된 엘라스토머는 적절하게 설계된 하우징으로 충분히 안정적으로 만들어졌습니다. 베어링과 수평 방향 엘라스토머의 추가 조합으로 수평 절연이 더욱 향상되었습니다. 이러한 새로운 기능은 나중에 출원 중인 특허에 통합되었습니다.

참고문헌

[1] Kemeny, Zoltan A. “기계적 신호 필터.” US 6520283 B2, 미국 특허상표청, 2003년 2월 18일. 구글 특허, https://patents.google.com/patent/US6520283B2

확성기 인클로저는 낮은 공명 주파수에서 총 방사 사운드에 크게 기여하는 것으로 알려져 있습니다 [1] . 라우드스피커 패널의 표면 속도는 작지만 패널은 드라이버보다 몇 배나 더 큰 효율로 방사합니다. 이는 드라이버의 방사 면적에 비해 패널의 방사 면적이 크기 때문입니다. 인클로저 패널에서 방사되는 소리는 가청 왜곡을 줄 수 있으므로 완화해야 합니다. 인클로저 패널을 감쇠하는 것은 공진의 진폭을 줄이는 효과적인 방법 중 하나입니다 [2] .

 

이 실험의 목표는 Carbide Base 바닥글을 확성기 아래에 배치하면 확성기 인클로저 패널 내에서 저주파 공진을 줄일 수 있는지 확인하는 것이었습니다. 패널 공진의 감소는 바닥글에 의해 제공되는 진동 소산의 개선을 정량화하는 데 도움이 됩니다. 이러한 개선은 콘크리트 바닥의 강철 바닥 스파이크에 있는 스피커 인클로저의 기본 케이스와 비교될 것입니다.

테스트 확성기

진동 테스트를 수행하기 위해 먼저 테스트 확성기 인클로저를 구성했습니다. 측정에 영향을 줄 수 있는 알려지지 않은 변수를 최소화하기 위해 자체 인클로저를 만들었습니다. 인클로저는 외부에 25mm(1인치) 두께 패널을 사용하고 내부 버팀대에 50mm(2인치) 두께 패널을 사용하는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 시트로 가공되었습니다. 두 개의 Accuton AS250-6-552 250mm(10인치) 우퍼가 인클로저의 반대쪽에 장착되었습니다. 인클로저는 약 0.64의 Qtc를 생성하는 129리터의 내부 부피로 밀봉되었습니다. 인클로저 내부에 스터핑이 없었습니다. 우퍼가 장착된 인클로저의 총 질량은 83kg(183lbs.)이었습니다.

측정

진동 소산 실험에서 라우드스피커 인클로저의 외부 패널에서 측정을 수행했습니다. 첫 번째 측정 세트는 인클로저의 하단 중앙에서 수행되었습니다. 두 번째 측정 세트는 인클로저 바닥 위의 76cm(30인치) 높이에서 왼쪽 패널의 상단 부분에서 수행되었습니다. 측정은 먼저 콘크리트 바닥에 직접 접촉하는 강철 바닥 스파이크에 인클로저를 놓고 측정했습니다. 그런 다음 인클로저를 Carbide Base 바닥글에 놓고 동일한 측정을 다시 수행했습니다.

 

진동을 측정하기 위해 Measurement Specialties ACH-01 압전 가속도계 센서를 사용했습니다. 센서는 양면 테이프를 사용하여 인클로저에 부착되었습니다. 통합 아날로그 신호 프로세서가 있는 증폭기는 ACH-01 센서의 아날로그 출력을 증폭하는 데 사용되었습니다. 증폭기는 이 특정 ACH-01 센서의 감도에 맞게 보정되어 절대 가속도 측정이 가능합니다. 결과적으로 센서 증폭기는 아날로그 출력을 PC에 디지털 방식으로 신호를 기록하는 데 사용되는 Tascam US-366 USB 인터페이스에 공급했습니다. 35Hz에서 200Hz까지의 로그 스위프 사인 신호는 3.8V 구동 전압으로 우퍼에 전원을 공급하는 클래스 AB 증폭기에 공급되었습니다.

 

시간 경과에 따른 진동 진폭의 감쇠를 보여주기 위해 폭포 그래프가 생성되었습니다. y축은 클리핑 전의 최대 피크 레벨을 기준으로 기록된 신호의 전체 스케일 아래의 dB를 나타냅니다. y축은 노이즈 플로어 아티팩트를 피하기 위해 최소 -60dBFS로 제한되었습니다.

 

파란색 폭포는 카바이드 베이스 바닥글의 인클로저를 사용한 측정값을 나타내고 빨간색 폭포는 콘크리트 바닥에 직접 접촉하는 강철 바닥 스파이크의 인클로저를 나타냅니다.

하단 패널

바닥 스파이크에
카바이드 베이스 바닥글

상부 측면 패널

바닥 스파이크에
카바이드 베이스 바닥글

결과

측정 결과 라우드스피커를 바닥 스파이크 대신 Carbide Base 바닥글에 놓았을 때 테스트 라우드스피커 인클로저의 패널 내 저주파 공명이 억제되었음을 확인했습니다. 이 감쇠 효과는 바닥글과의 접촉 부근에서 국부적으로 발생했을 뿐만 아니라 인클로저의 반대쪽 끝 부근에서도 발생했습니다. 라우드스피커가 Carbide Base 바닥글에 있을 때 두 패널에 있는 대부분의 공진의 진폭과 감쇠 시간이 감소했습니다. 한 가지 주목할만한 예외는 진폭이 감소하고 초기에 더 빠른 감쇠가 있었던 150Hz 주변의 공진이었고, 그 다음 -40dBFS 아래에서 감쇠 시간이 약간 증가했습니다. 인클로저 공진이 가장 잘 들리는 가장 낮은 주파수 영역에서 진동 진폭은 경우에 따라 80% 이상 감소했습니다.

참고문헌

[1] Bastyr, KJ, & Capone, DE (2003). 확성기 캐비닛의 음향 방사에 대해 . AES: 오디오 엔지니어링 학회 저널 , 51 (4), 234-243.

[2] Juha Backman, 패널 댐핑이 스피커 인클로저 진동에 미치는 영향 , 1996, Nokia Mobile Phones, 핀란드.