MESURES

Il est connu qu’une enceinte de haut-parleur peut contribuer de manière significative au son total rayonné à ses fréquences de résonance inférieures[1]. Même si la vitesse de surface des panneaux d’un haut-parleur est faible, les panneaux rayonnent avec une efficacité plusieurs fois supérieure à celle des haut-parleurs. Cela est dû à la grande surface de rayonnement des panneaux par rapport à la surface de rayonnement des haut-parleurs. Le son rayonnant des panneaux de l’enceinte peut provoquer une distorsion audible et doit être atténué. L’amortissement des panneaux de l’enceinte est un moyen efficace de réduire l’amplitude des résonances[2].

 

Le but de cette expérience était de déterminer si le placement de pieds sous un haut-parleur pouvait réduire les résonances à basse fréquence dans les panneaux de l’enceinte. Carbide Base sous un haut-parleur pouvait réduire les résonances à basse fréquence dans les panneaux de l’enceinte du haut-parleur. La réduction des résonances des panneaux permettrait de quantifier l’amélioration de la dissipation des vibrations apportée par les semelles. Cette amélioration serait comparée au cas de base de l’enceinte du haut-parleur reposant sur des pointes de plancher en acier sur un sol en béton.

Haut-parleur d’essai

Pour effectuer les tests de vibration, nous avons d’abord construit une enceinte de haut-parleur de test. Nous avons créé notre propre enceinte pour minimiser les variables inconnues qui pourraient influencer les mesures. L’enceinte a été fabriquée à partir de feuilles de polyéthylène haute densité (PEHD), avec des panneaux de 25 mm d’épaisseur à l’extérieur et des panneaux de 50 mm d’épaisseur pour les renforts internes. Deux woofers Accuton AS250-6-552 de 250 mm (10 in) ont été montés sur les côtés opposés de l’enceinte. Les woofers étaient câblés en parallèle à un amplificateur de classe AB. L’enceinte a été scellée avec un volume interne de 129 litres, ce qui donne un Qtc d’environ 0,64. Aucun rembourrage n’était présent à l’intérieur de l’enceinte. La masse totale de l’enceinte avec les woofers montés était de 83 kg (183 lbs.).

Mesures

Cette expérience s’est limitée à mesurer la dissipation des vibrations, qui est différente de l’isolation des vibrations. Pour mesurer l’isolation vibratoire, la source de vibrations et l’endroit où les mesures sont effectuées sont généralement situés sur des côtés opposés du dispositif d’isolation testé. Plus la transmission de l’énergie vibratoire à travers le dispositif vers l’autre côté est faible, plus l’isolation est importante. Il est possible pour un dispositif d’atteindre un niveau élevé d’isolation des vibrations tout en ayant un faible niveau de dissipation des vibrations. Un tel isolateur sous-amorti ne fera pas grand-chose pour éliminer l’énergie vibratoire du système. Les oscillations peuvent persister longtemps après la force d’excitation.

 

Dans notre expérience de dissipation des vibrations, la source de vibrations et le lieu des mesures étaient tous deux situés du même côté du dispositif d’isolation. Les mesures ont été effectuées sur les panneaux extérieurs de l’enceinte du haut-parleur. La source de vibration était la paire de woofers montés dans la même enceinte. La première série de mesures a été prise au centre du fond de l’enceinte. La deuxième série de mesures a été prise sur la partie supérieure du panneau latéral gauche à une hauteur de 76 cm (30 in) au-dessus du fond de l’enceinte. Les mesures ont d’abord été prises avec l’enceinte posée sur des pointes de plancher en acier en contact direct avec un sol en béton. La même mesure a ensuite été prise avec l’enceinte reposant sur des semelles de Carbide Base.

 

Pour mesurer les vibrations, nous avons utilisé un capteur accélérométrique piézoélectrique Measurement Specialties ACH-01. Le capteur a été fixé au boîtier à l’aide de ruban adhésif double face. Un amplificateur avec un processeur de signal analogique intégré a été utilisé pour amplifier la sortie analogique du capteur ACH-01. L’amplificateur a été calibré pour la sensibilité de ce capteur ACH-01 particulier, permettant des mesures d’accélération absolues. À son tour, l’amplificateur du capteur a envoyé sa sortie analogique à une interface USB Tascam US-366 qui a été utilisée pour enregistrer le signal numériquement sur un PC. Un signal sinusoïdal à balayage logarithmique de 35 Hz à 200 Hz a été introduit dans l’amplificateur de classe AB qui alimentait les woofers avec une tension de pilotage de 3,8 V.

 

Les graphiques en cascade ont été générés avec une fenêtre de 500 ms et un temps de montée de 100 ms sur une durée de 400 ms à une résolution d’intervalle de coupe de 4,72 ms. Un graphique en cascade a été utilisé pour montrer la décroissance de l’amplitude des vibrations dans le temps. L’axe des y représente les dB en dessous de la pleine échelle du signal enregistré par rapport au niveau de crête maximum avant écrêtage. L’axe des y a été limité à un minimum de -60 dBFS pour éviter les artefacts du plancher de bruit.

 

Les chutes d’eau bleues représentent les mesures effectuées avec l’enceinte sur des socles en Carbide Base et les chutes d’eau rouges représentent les mesures effectuées avec l’enceinte sur des pointes de plancher en acier en contact direct avec le sol en béton.

Panneau inférieur

Pointes au sol
Sur pieds de Carbide Base

Panneau latéral supérieur

Pointes au sol
Sur pieds de Carbide Base

Résultats

Les mesures ont confirmé que les résonances à basse fréquence à l’intérieur des panneaux de notre enceinte de test étaient atténuées lorsque l’enceinte était placée sur des semelles en Carbide Base au lieu de pointes de plancher. Cet effet d’amortissement s’est produit non seulement localement près du contact avec les semelles, mais aussi à un endroit situé près de l’extrémité opposée de l’enceinte. L’amplitude et le temps de décroissance de la plupart des résonances présentes dans les deux panneaux ont été réduits lorsque le haut-parleur était sur les semelles Carbide Base. Une exception notable était la résonance autour de 150 Hz dans laquelle il y avait une diminution de l’amplitude et une décroissance initialement plus rapide, suivie d’une petite augmentation du temps de décroissance en dessous de -40 dBFS. Dans la région des basses fréquences, où les résonances de l’enceinte sont les plus audibles, l’amplitude des vibrations a été réduite dans certains cas de plus de 80 %.

Références

[1] Bastyr, K. J., & Capone, D. E. (2003). On the acoustic radiation from a loudspeaker’s cabinet. 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, Finlande.