MEDIDAS

Las vibraciones parásitas de los altavoces pueden transmitirse directamente a las superficies de la sala a través del contacto con el suelo. Esto hace que las superficies de la sala irradien simpáticamente estas vibraciones como ruido audible, lo que puede afectar a la experiencia de escuchar música. El problema se agrava aún más por la gran superficie de la sala que irradia el sonido con una gran eficacia. Las vibraciones de baja frecuencia son las más perjudiciales debido a su capacidad de viajar por toda la estructura de la sala con poca impedancia.

 

Incluso con un aislamiento básico de las vibraciones, estos efectos degradantes de las vibraciones transmitidas por la estructura pueden mitigarse. La colocación de pies de audio aislantes de las vibraciones bajo los altavoces reduce el tiempo de reverberación, los artefactos de la caída de las vibraciones y la distorsión en algunas frecuencias[1]. Se experimentan efectos positivos similares al aislar la electrónica de audio de las vibraciones. El grado de estos beneficios puede variar mucho entre los diseños de los pies de audio.

Medición del aislamiento de las vibraciones

Buscamos medir el rendimiento del aislamiento de las vibraciones de varios diseños populares de pies de audio. A continuación, medimos nuestros Carbide Base pies de página bajo los mismos criterios de comparación. Se midió el aislamiento de las vibraciones para cada pie de audio en las direcciones horizontal y vertical. Se utilizaron tres fuentes de vibración diferentes para generar vibraciones: una mesa de vibración electromagnética, un subwoofer y un altavoz de dos vías. En cada experimento, se colocaron cuatro pies de audio encima de la fuente de vibración y luego se colocó una placa de aluminio encima de los pies de audio. Se atornillaron pesos a la placa de aluminio para simular la masa de un altavoz o equipo de audio con una masa total de aproximadamente 32 kg (70 libras). A continuación, los sensores del acelerómetro piezoeléctrico ACH-01 de Measurement Specialties se fijaron a la placa con cinta adhesiva de doble cara para medir la aceleración en las direcciones horizontal y vertical. Los sensores del acelerómetro se alimentan a su vez de amplificadores calibrados para sus respectivos sensores.

Mesa vibratoria electromagnética

Se utilizó una mesa de vibración electromagnética para obtener la primera serie de mediciones. La mesa fue controlada digitalmente para modular con precisión la amplitud y la frecuencia de vibración de la superficie de la mesa. Para determinar la amplitud de la vibración de la mesa, se colocó un sensor acelerómetro en la mesa y luego se utilizó un multímetro para medir la salida del amplificador del sensor. Lo mismo se hizo con un segundo sensor acelerómetro fijado a la placa de aluminio. Las mediciones se realizaron desde el sensor de la placa en intervalos de 5 Hz desde 10 Hz hasta 200 Hz. La mesa de vibración se ajustó en cada intervalo para asegurar que la mesa vibrara con una aceleración de 2,5 m/s2. Las mediciones se realizaron primero con los sensores fijados a los bordes orientados hacia delante de la superficie de la mesa y la placa para medir las vibraciones horizontales. A continuación, se repitieron las mediciones con los sensores colocados en la parte superior de la mesa y la placa para medir las vibraciones verticales. Estas mediciones se centraron en la región de frecuencias graves para determinar el rendimiento del aislamiento de las vibraciones en torno a la frecuencia de resonancia de cada pie de audio.

 

La ventaja de este experimento era que la mesa ofrecía vibraciones consistentes en todas las mediciones. Esto permitió que las resonancias en los pies de audio fueran claramente identificables. La desventaja de este experimento fue su limitada resolución debido a las mediciones espaciadas. Este experimento tampoco ofreció ninguna información sobre el comportamiento de la decadencia de las vibraciones.

 

Subwoofer

Se utilizó un subwoofer como fuente de vibración para obtener mediciones de barrido en la región de frecuencias graves. Se utilizó un PC para generar una señal sinusoidal de barrido logarítmico de 15 Hz a 200 Hz que luego se reprodujo a través del subwoofer. Los sensores del acelerómetro se fijaron en el borde delantero y en la parte superior de la placa para medir simultáneamente las vibraciones horizontales y verticales. El PC se utilizó para registrar la salida de los sensores montados en la placa. A continuación, las mediciones se tradujeron en gráficos de cascada que mostraban el decaimiento de las vibraciones. El eje Y de los gráficos de cascada se ajustó para ignorar los artefactos del piso de ruido, donde 0 dBFS correspondía al límite antes del recorte. El SPL máximo durante el barrido fue de 93 dBA medido en el suelo de nuestra fábrica reverberante a una distancia de 1 m . La aceleración horizontal máxima de la cabina experimentada durante el barrido fue de 2,4 m/s2.

 

Altavoz de 2 vías

Se utilizó un altavoz de 2 vías como fuente de vibración para obtener mediciones de barrido en las regiones de frecuencias medias y agudas. El experimento se realizó con el mismo proceso que el de los subwoofers, salvo que los barridos se hicieron de 200 Hz a 1 kHz para los medios y de 1 kHz a 10 kHz para los agudos. Otra diferencia fue que los amplificadores de los sensores del acelerómetro se ajustaron para proporcionar una ganancia de +20 dB en relación con las mediciones del subwoofer. La ganancia adicional se aplicó debido a la amplitud de vibración inherentemente menor de las frecuencias más altas. La mayor ganancia también elevó el suelo de ruido, lo que obligó a limitar la parte visible de los gráficos de cascada de frecuencias medias y altas para evitar los artefactos del suelo de ruido. El SPL máximo del altavoz también fue de 93 dBA durante los barridos con la tensión de conducción mantenida constante durante todas las mediciones. Esta aceleración horizontal máxima de la cabina experimentada durante los barridos fue de 1,9 m/s2.

 

Las ventajas de los experimentos con subwoofers y altavoces eran que ofrecían una visión de alta resolución del comportamiento de la caída de las vibraciones de cada pie de audio. Las desventajas eran que la vibración de los armarios no era tan consistente con la frecuencia como en el experimento de la mesa de vibración. Sin embargo, el comportamiento de las vibraciones de los armarios fue consistente entre las mediciones, lo que permite realizar comparaciones relativas útiles entre los pies de audio. Cada medición se tomó dos veces consecutivas y luego se promedió para suavizar las irregularidades en el comportamiento de las vibraciones de los armarios.

Pies de página de audio en prueba

Diseños de pie de página de audio

Se probaron siete diseños de pie de página de audio diferentes. También se probaron los picos para una comparación relativa. Se colocaron cuatro de cada pie de audio bajo la placa de aluminio. Los dispositivos que contaban con la disposición adecuada se atornillaban a la placa.

 

Los pies de audio probados se dividen aproximadamente en dos categorías en lo que respecta a la consecución del aislamiento de las vibraciones: cojinete de bolas y viscoelástico.

 

Rodamiento de bolas

Los pies de audio 1, 3 y 6 se basan en un concepto comúnmente utilizado[2] que utiliza rodamientos de bolas que ruedan en pistas de rodamiento curvas. Estos diseños de cojinetes desvían la transmisión de las vibraciones, reduciendo así las vibraciones que pasan por el dispositivo. El pie de audio 5 desvía la transmisión de las vibraciones utilizando cojinetes en una configuración apilada patentada. Los pies de Carbide Base utilizan cojinetes entre pistas de rodamiento planas con topes viscoelásticos utilizados para centrar el dispositivo durante las vibraciones.

 

Viscoelástica

El pie de audio 2 utiliza fibras de vidrio moldeadas con propiedades viscoelásticas. El pie de audio 4 utiliza elementos viscoelásticos superiores e inferiores unidos con un cilindro ovalado en una configuración patentada. Carbide Base footers utilizan un elemento viscoelástico tubular llamado ViscoRing™ en una configuración pendiente de patente.

Haga clic en el texto de las mediciones situado encima de cada grupo de mediciones para cambiar su visibilidad.

Las medidas horizontales y verticales se muestran en pestañas separadas.

Pinchos

Dimensiones:

Ø 14 mm (0,55″)

35 mm (1,4″) de altura

Construcción:

Púas de acero

Medidas de las espigas (haga clic para cambiarlas)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 1

Dimensiones:

Ø 45 mm (1,78″) (sección superior), Ø 70 mm (2,76″) (sección inferior)

51 mm (2,0″) – 61 mm (2,4″) de altura

Peso máximo para 4:

N/A

Altura ajustable:

Disposición de pernos:

Construcción:

Cuerpo de acero inoxidable con 3 cojinetes de bolas de cerámica montados en pistas de rodamientos esféricos.

Medidas del pie de página de audio 1 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 2

Dimensiones:

50 mm (2″) de ancho x 50 mm (2″) de profundidad

25 mm (1″) de altura

Peso máximo para 4:

34,4 kg (76 libras)

Hay otras versiones disponibles para diferentes pesos.

Altura ajustable:

No

Disposición de pernos:

No

Construcción:

Capas de fibras de vidrio moldeadas de alta densidad comprimidas por calor, intercaladas entre placas de acero. Parte superior e inferior de goma con textura.

Medidas del pie de página de audio 2 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 3

Dimensiones:

Ø 45 mm (1,75″)

24 mm (0,94″) de altura

Peso máximo para 4:

N/A

Altura ajustable:

No

(Actualización opcional)

Disposición de pernos:

No

Construcción:

Cuerpo de aluminio anodizado con 6 rodamientos de bolas montados en carreras de rodamientos esféricos entre 3 capas separadas.

Medidas del pie de página de audio 3 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 4

Dimensiones:

Ø 51 mm (2″)

43 mm (1,7″) de altura

Peso máximo para 4:

55 kg (121 lbs.)

Otras versiones disponibles para diferentes pesos

Altura ajustable:

Sólo cuando se atornilla

Disposición de pernos:

Construcción:

Aisladores viscoelásticos superior e inferior en una carcasa conectada con un cilindro ovalado en una configuración patentada. Diseño direccional. Todas las medidas se han tomado con el logotipo hacia delante, tal y como recomienda el fabricante.

Medidas del pie de página de audio 4 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 5

Dimensiones:

Ø 76 mm (3″)

57 mm (2,25″) de altura

Peso máximo para 4:

N/A

Altura ajustable:

Sólo cuando se atornilla

Disposición de pernos:

Construcción:

Cuerpo de acero inoxidable que alberga 5 pilas separadas de rodamientos cerámicos en una configuración patentada no diametralmente opuesta.

Medidas del pie de página de audio 5 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 6

Dimensiones:

Ø 45 mm (1,75″)

72 mm (2,8″) – 89 mm (3,5″) de altura

Peso máximo para 4:

N/A

Altura ajustable:

Disposición de pernos:

Sí (se requiere atornillar)

Construcción:

Cuerpo de aluminio con 3 cojinetes de bolas de cerámica montados en pistas de rodamientos esféricos.

Medidas del pie de página de audio 6 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Carbide Base Pie de página

Dimensiones:

Ø 125 mm (4,9″)

56 mm (2,2″) – 74 mm (2,9″) de altura

Peso máximo para 4:

32 kg (70 libras)

ViscoRing™ reemplazable para pesos superiores

Altura ajustable:

Disposición de pernos:

Construcción:

Parte superior de aluminio que alberga el miembro viscoelástico ViscoRing™. La parte inferior de acero inoxidable aloja rodamientos cerámicos y topes viscoelásticos en una configuración pendiente de patente. Medidas tomadas con los Light ViscoRings™ instalados.

Medidas de Carbide Base (haga clic para cambiar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Descargo de responsabilidad

Estos experimentos simularon las amplitudes de vibración experimentadas directamente en la caja de un altavoz o subwoofer que se reproduce a un volumen entre moderado y alto. Algunos pies de audio pueden medir de forma diferente al aislar las vibraciones de menor amplitud. Además, la masa soportada influye en el rendimiento de algunos pies de audio, por lo que cambiar la masa puede modificar las mediciones. Por último, todas estas mediciones se realizaron con un estímulo de vibración sinusoidal de estado aproximadamente estable, que es diferente del estado dinámico de la música.

Conclusión

El rendimiento del aislamiento de las vibraciones de los pies de audio probados varió significativamente. En la mayoría de los casos, las vibraciones parásitas no deseadas aumentaron a través de los pies en las frecuencias bajas y medias más bajas. En otros casos, la amortiguación fue insuficiente, lo que provocó que las resonancias continuaran mucho tiempo después del estímulo inicial, como indican los largos tiempos de decaimiento en algunos de los gráficos de cascada.

 

Los pies de Carbide Base eran únicos por su capacidad superior para aislar y amortiguar los graves y los medios bajos, maximizando así la claridad en estas frecuencias.

Referencias

[1] Katz, B. (2020). Sobre la radiación acústica de la caja de un altavoz. AES: Journal of the Audio Engineering Society, Convention Paper 10405

 

[2] Kemeny, Zoltan A. «Filtro mecánico de señales». US 6520283 B2, Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos, 18 de febrero de 2003. Patentes de Google, https://patents.google.com/patent/US6520283B2

Los polímeros o elastómeros viscoelásticos se utilizan ampliamente en aplicaciones de control de vibraciones debido a su alto nivel de amortiguación inherente. Los elastómeros también pueden aislar eficazmente las vibraciones de baja frecuencia al adoptar determinadas formas. El factor de forma es el término de arte utilizado para cuantificar el rendimiento de aislamiento de una forma determinada de elastómero. La implicación es que cuanto menor sea el factor de forma, menor será la frecuencia de resonancia potencial. Una frecuencia de resonancia baja suele dar lugar a un amplio ancho de banda de aislamiento de las vibraciones. Esto se debe al aislamiento de las frecuencias de vibración por encima de la frecuencia de resonancia.

 

Para las formas más comunes, el factor de forma se define generalmente como:

Factor de forma =
Superficie media cargada
Superficie abultada

La superficie media cargada es la media de las superficies superior e inferior que soportan la carga. La superficie de abombamiento es la superficie libre para abombarse perpendicularmente a la carga.

 

La estabilidad de un elastómero puede verse comprometida por debajo de un determinado factor de forma a medida que el material se hace cada vez más alto y estrecho. Algunos fabricantes de elastómeros recomiendan mantenerse por encima de un factor de forma de 0,3 para evitar el pandeo, un problema que puede hacer que el equipo apoyado se vuelque.

 

Al diseñar el ViscoRing™ elastómero utilizado en los
Carbide Base
pies de página, se planificó un factor de forma de 0,17. Esto se eligió para hacer que la frecuencia de resonancia fuera lo suficientemente baja como para que las frecuencias audibles más bajas pudieran aislarse de forma efectiva.

Mejorar la estabilidad

Se realizó un experimento para comprobar la capacidad del ViscoRing™ para soportar verticalmente una carga y evitar el pandeo. El experimento consistía en aplicar gradualmente una masa y medir la deformación vertical del material. Se aplicaron pesos en la parte superior del Medium ViscoRing™ en incrementos de 1,13 kg (2,5 libras) en un entorno de temperatura ambiente. La distancia de deformación vertical se trazó en la forma de la curva de tensión-deformación mostrada. El eje y representa la tensión o cantidad de masa aplicada, y el eje x representa la tensión o deformación vertical causada por la aplicación de la masa.

La curva roja muestra el ViscoRing™ solo sin carcasa. Se puede observar que poco después de la aplicación inicial de la masa, el material comenzó a doblarse y a deformarse considerablemente bajo la carga. El material no soportaba bien ni siquiera una pequeña masa, lo que era de esperar dado su bajísimo factor de forma.

 

Para mejorar la estabilidad del ViscoRing™, se diseñó un alojamiento para éste dentro de la parte superior del Carbide Base pie de página como se muestra en el gráfico simplificado. Se añadieron crestas a intervalos espaciados alrededor del perímetro del ViscoRing™ para reforzarlo y evitar el pandeo. Las crestas estaban separadas para que la superficie quedara libre para abultarse entre ellas, preservando así las ventajas del bajo factor de forma.

 

A medida que el ViscoRing™ se abultaba hacia fuera, un porcentaje progresivamente mayor de la superficie de abultamiento entraba en contacto con las crestas inclinadas. Este factor de forma creciente con un aumento de la masa dio una frecuencia de resonancia más consistente a través de una gama más amplia de masas de carga. El rendimiento de aislamiento del Carbide Base pie de página se hizo más constante a través de las diferentes masas de apoyo.

 

La curva azul muestra el mismo ViscoRing™ colocado en el alojamiento de la parte superior del Carbide Base pie de página. Se observó un aumento relativamente lineal de la deformación o de la deformación vertical con una aplicación de tensión o de masa. El material no se doblaba como estaba previsto.

 

Los elastómeros no pueden comprimirse en un volumen menor. Por lo tanto, hay que dejar que los elastómeros se abulten hacia fuera para que se deformen bajo una carga. El ViscoRing™ con refuerzo selectivo no mostró un aumento repentino de la pendiente o la rigidez, como habría ocurrido si se hubiera impedido que el material siguiera abultándose. Esto es importante, ya que se necesita una baja rigidez o tasa de resorte para lograr una baja frecuencia de resonancia.

Mejorar el aislamiento horizontal

Una vez que se logró utilizar un elastómero de bajo factor de forma para el aislamiento vertical, se deseaba obtener beneficios similares para el aislamiento horizontal. Se incorporaron elastómeros de bajo factor de forma orientados horizontalmente junto con rodamientos de bolas para mejorar aún más el rendimiento del aislamiento horizontal.

 

La utilización de rodamientos de bolas para proporcionar aislamiento horizontal es un concepto bien conocido. Muchos diseños interponen rodamientos de bolas entre pistas de rodamiento curvadas. Las superficies de apoyo curvas de otros diseños mantienen los rodamientos centrados. También permiten desviar la trayectoria de transmisión de la vibración, ya que las pistas superior e inferior se desplazan horizontalmente una respecto de la otra. Esta evasión de la ruta de transmisión proporciona un aislamiento horizontal[1].

 

El diseño ideado para la parte inferior de Carbide Base pies era diferente, ya que los rodamientos rodaban sobre pistas planas en lugar de curvas. Los elastómeros orientados horizontalmente actuaban como muelles altamente amortiguados que mantenían el dispositivo centrado en respuesta a las vibraciones. Para minimizar la deformación y la resistencia a la rodadura, se eligió el circonio para los cojinetes y el acero templado pulido para los anillos de rodadura. El aislamiento horizontal se consiguió con un nivel de amortiguación superior al de los diseños anteriores.

Pruebas de vibración

Medición del aislamiento horizontal

Para evaluar la mejora del aislamiento horizontal se realizó otro experimento. El objetivo del experimento era cuantificar la mejora que suponía la adición de los rodamientos de bolas y los elastómeros orientados horizontalmente para el aislamiento horizontal.

 

Se utilizó una mesa vibratoria electromagnética para generar vibraciones para el experimento. La mesa se controlaba digitalmente mediante una pantalla táctil y diales conectados a unidades de frecuencia variable (VFD). Se utilizaron para modular con precisión la amplitud y la frecuencia de vibración de la superficie de la mesa.

 

Cuatro Carbide Base pies con Medium ViscoRings™ instalados se colocaron encima de la mesa de vibración. A continuación, se atornilló una placa de aluminio lastrada con una masa total de aproximadamente 45 kg (100 libras) sobre los pies de página. Se utilizaron dos sensores acelerómetros ACH-01 de Measurement Specialties para medir las vibraciones. El primer sensor se fijó con cinta adhesiva de doble cara al borde delantero de la mesa de vibración. El segundo sensor se fijó de forma similar al borde delantero de la placa de aluminio. Cada sensor se conectó a su propio amplificador de sensor de vibración calibrado, que a su vez alimentaba su propio multímetro de sobremesa. Las lecturasVRMS de cada multímetro se utilizaron para determinar por separado la aceleración experimentada por la mesa y la placa de aluminio con 1 mVRMS = 1 m/s2 de aceleración.

Graficar el aislamiento horizontal

La frecuencia de vibración hacia adelante y hacia atrás (eje Y) se ajustó en incrementos de 10 Hz desde 10 Hz hasta 300 Hz. Los valores deVRMS de ambos sensores se trazaron en cada intervalo. La amplitud de la mesa se ajustó para asegurar que la mesa oscilara sinusoidalmente con una aceleración de aproximadamente 4 m/s2.

 

Restando la salida del sensor de la placa por la salida del sensor de la mesa se obtuvo la transmisión de vibraciones a través de los Carbide Base pies de página. Los valores positivos indican una amplificación de las vibraciones a través del dispositivo. Esto era de esperar en las frecuencias de vibración alrededor de la frecuencia de resonancia del dispositivo. Los valores negativos indican una reducción de las vibraciones generadas por la mesa. Es decir, un aislamiento de las vibraciones que se deseaba. Cuanto más negativo sea el valor, mayor será el aislamiento.

 

La línea roja muestra las medidas tomadas con los Carbide Base pies de página sin los rodamientos de bolas y los elastómeros orientados horizontalmente. Sólo se utilizaba el elastómero ViscoRing™ para el aislamiento horizontal. La línea azul muestra las mediciones realizadas con los rodamientos y los elastómeros horizontales colocados. La incorporación de rodamientos de bolas y elastómeros horizontales mejoró sustancialmente el rendimiento del aislamiento horizontal. La reducción de la amplitud de las vibraciones fue especialmente pronunciada en torno a la frecuencia de resonancia, lo que indica un mayor nivel de amortiguación.

Conclusión

Se incorporaron varias características de diseño en los Carbide Base para utilizar de forma fiable elastómeros de bajo factor de forma con el fin de aislar las vibraciones de baja frecuencia. Los elastómeros formados en factores de forma que antes se consideraban demasiado inestables se hicieron suficientemente estables con una carcasa adecuadamente diseñada. La combinación adicional de rodamientos y elastómeros orientados horizontalmente mejoró aún más el aislamiento horizontal. Estas novedosas características se incorporaron posteriormente a una patente pendiente.

Referencias

[1] Kemeny, Zoltan A. «Filtro mecánico de señales». US 6520283 B2, Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos, 18 de febrero de 2003. Patentes de Google, https://patents.google.com/patent/US6520283B2

Se sabe que el recinto de un altavoz contribuye significativamente al sonido total radiado en sus frecuencias de resonancia más bajas[1]. Aunque la velocidad de la superficie de los paneles de un altavoz es pequeña, los paneles irradian con una eficiencia muchas veces mayor que la de los transductores. Esto se debe a la gran superficie radiante de los paneles en relación con la superficie radiante de los transductores. El sonido que se irradia desde los paneles de la caja puede provocar una distorsión audible y debe ser mitigado. La amortiguación de los paneles del recinto es una forma eficaz de reducir la amplitud de las resonancias[2].

 

El objetivo de este experimento era determinar si la colocación de Carbide Base debajo de un altavoz podía reducir las resonancias de baja frecuencia dentro de los paneles del recinto del altavoz. La reducción de las resonancias de los paneles ayudaría a cuantificar la mejora en la disipación de las vibraciones proporcionada por los pies de página. Esta mejora se compararía con el caso base de una caja acústica asentada sobre picos de acero en un suelo de hormigón.

Altavoz de prueba

Para realizar las pruebas de vibración, primero construimos un recinto de altavoces de prueba. Hemos creado nuestro propio recinto para minimizar las variables desconocidas que podrían influir en las mediciones. La carcasa se fabricó con láminas de polietileno de alta densidad (HDPE), con paneles de 25 mm de grosor en el exterior y paneles de 50 mm de grosor en el interior. Se montaron dos woofers Accuton AS250-6-552 de 250 mm (10 pulgadas) en lados opuestos del recinto. El recinto fue sellado con un volumen interno de 129 litros, lo que arroja un Qtc de aproximadamente 0,64. No había relleno en el interior del recinto. La masa total del recinto con los woofers montados era de 83 kg (183 libras).

Medidas

En nuestro experimento de disipación de vibraciones, las mediciones se realizaron en los paneles exteriores del recinto del altavoz. La primera serie de mediciones se realizó en el centro inferior del recinto. La segunda serie de mediciones se realizó en la parte superior del panel lateral izquierdo a una altura de 76 cm (30 pulgadas) por encima de la parte inferior del recinto. Las mediciones se realizaron en primer lugar con la carcasa asentada sobre picos de acero en contacto directo con un suelo de hormigón. A continuación, se volvió a tomar la misma medida con el cerramiento asentado sobre los pies de Carbide Base.

 

Para medir las vibraciones utilizamos un sensor acelerómetro piezoeléctrico Measurement Specialties ACH-01. El sensor se fijó a la carcasa con cinta adhesiva de doble cara. Se utilizó un amplificador con un procesador de señales analógicas integrado para amplificar la salida analógica del sensor ACH-01. El amplificador se calibró para la sensibilidad de este sensor ACH-01 en particular, lo que permite realizar mediciones de aceleración absolutas. A su vez, el amplificador del sensor alimentó su salida analógica a una interfaz USB Tascam US-366 que se utilizó para grabar la señal digitalmente en un PC. Una señal sinusoidal de barrido logarítmico de 35 Hz a 200 Hz se introdujo en un amplificador de clase AB que alimentó los woofers con una tensión de conducción de 3,8 V.

 

Se generaron gráficos en cascada para mostrar el decaimiento de la amplitud de las vibraciones en el tiempo. El eje y representa los dB por debajo de la escala completa de la señal registrada en relación con el nivel de pico máximo antes de la saturación. El eje y se limitó a un mínimo de -60 dBFS para evitar los artefactos del piso de ruido.

 

Las cascadas azules representan las mediciones con el cerramiento sobre zapatas de Carbide Base y las rojas representan con el cerramiento sobre espigas de acero en contacto directo con el suelo de hormigón.

Panel inferior

En los picos del suelo
En pies de Carbide Base

Panel lateral superior

En los picos del suelo
En pies de Carbide Base

Resultados

Las mediciones confirmaron que las resonancias de baja frecuencia dentro de los paneles de nuestra caja acústica de prueba se atenuaron cuando el altavoz se colocó sobre pies de Carbide Base en lugar de picos de suelo. Este efecto de amortiguación no sólo se produjo localmente cerca del contacto con los pies de página, sino también en un lugar cercano al extremo opuesto del recinto. La amplitud y el tiempo de decaimiento de la mayoría de las resonancias presentes en ambos paneles se redujeron cuando el altavoz estaba sobre los pies de Carbide Base. Una excepción notable fue la resonancia en torno a 150 Hz, en la que se produjo una disminución de la amplitud y un decaimiento inicialmente más rápido, seguido de un pequeño aumento del tiempo de decaimiento por debajo de -40 dBFS. En la región de frecuencias más bajas, donde las resonancias del recinto son más audibles, la amplitud de las vibraciones se redujo en algunos casos en más del 80%.

Referencias

[1] Bastyr, K. J., y Capone, D. E. (2003). Sobre la radiación acústica de la caja acústica de un altavoz. AES: Journal of the Audio Engineering Society, 51(4), 234-243.

[2] Juha Backman, Effect of panel damping on loudspeaker enclosure vibration, 1996, Nokia Mobile Phones, Finlandia.