MESURES

Les vibrations parasites des haut-parleurs peuvent se transmettre directement aux surfaces de la pièce par contact avec le sol. Les surfaces de la pièce rayonnent alors par sympathie ces vibrations sous forme de bruit audible, ce qui peut affecter l’écoute de la musique. Le problème est encore aggravé par la grande surface de la pièce qui rayonne le son avec une grande efficacité. Les vibrations à basse fréquence sont les pires contrevenants en raison de leur capacité à se déplacer dans la structure de la pièce avec peu d’impédance.

 

Même avec une isolation de base des vibrations, il est possible d’atténuer ces effets dégradants des vibrations transmises par la structure. Le fait de placer des pieds audio isolants des vibrations sous les haut-parleurs réduit le temps de réverbération, les artefacts de décroissance des vibrations et la distorsion à certaines fréquences[1]. Des effets positifs similaires sont constatés en isolant l’électronique audio des vibrations. Le degré de ces avantages peut varier considérablement entre les conceptions de pied de page audio.

Mesurer l’isolation vibratoire

Nous avons cherché à mesurer les performances d’isolation vibratoire de plusieurs conceptions populaires de bas de page audio. Nous avons ensuite mesuré nos Carbide Base bas de page selon les mêmes critères, à des fins de comparaison. L’isolation vibratoire a été mesurée pour chaque semelle audio dans les directions horizontale et verticale. Trois sources de vibrations différentes ont été utilisées pour générer des vibrations : une table vibrante électromagnétique, un caisson de basses et un haut-parleur à deux voies. Dans chaque expérience, quatre pieds audio ont été placés sur la source de vibrations, puis une plaque d’aluminium a été placée sur les pieds audio. Des poids ont été boulonnés à la plaque d’aluminium pour simuler la masse d’un haut-parleur ou d’un équipement audio ayant une masse totale d’environ 32 kg (70 lbs). Des capteurs accéléromètres piézoélectriques Measurement Specialties ACH-01 ont ensuite été fixés à la plaque avec du ruban adhésif double face pour mesurer l’accélération dans les directions horizontale et verticale. Les capteurs accéléromètres alimentent à leur tour des amplificateurs calibrés pour leurs capteurs respectifs.

Table de vibration électromagnétique

Une table vibrante électromagnétique a été utilisée pour obtenir la première série de mesures. La table était contrôlée numériquement pour moduler précisément l’amplitude et la fréquence de vibration de la surface de la table. Pour déterminer l’amplitude des vibrations de la table, un capteur accélérométrique a été fixé à la table, puis un multimètre a été utilisé pour mesurer la sortie de l’amplificateur du capteur. La même chose a été faite avec un deuxième capteur accélérométrique fixé à la plaque d’aluminium. Les mesures ont été prises à partir du capteur de la plaque par intervalles de 5 Hz, de 10 Hz à 200 Hz. La table de vibration a été ajustée à chaque intervalle pour que la table vibre avec une accélération de 2,5 m/s2. Les mesures ont d’abord été effectuées avec les capteurs fixés aux bords de la surface de la table et de la plaque orientés vers l’avant afin de mesurer les vibrations horizontales. Les mesures ont ensuite été répétées avec les capteurs fixés aux sommets de la table et de la plaque pour mesurer les vibrations verticales. Ces mesures se sont concentrées sur la région des basses fréquences afin de déterminer les performances d’isolation vibratoire autour de la fréquence de résonance de chaque pied audio.

 

L’avantage de cette expérience était que la table offrait des vibrations constantes tout au long des mesures. Cela a permis d’identifier clairement les résonances dans les pieds de page audio. L’inconvénient de cette expérience était sa résolution limitée en raison de l’espacement des mesures. Cette expérience n’a pas non plus permis de comprendre le comportement de la décroissance des vibrations.

 

Subwoofer

Un subwoofer a été utilisé comme source de vibrations pour obtenir des mesures de balayage dans la région des basses fréquences. Un PC a été utilisé pour générer un signal sinusoïdal à balayage logarithmique de 15 Hz à 200 Hz qui a ensuite été diffusé par le subwoofer. Les capteurs accéléromètres ont été fixés au bord avant et au sommet de la plaque pour mesurer simultanément les vibrations horizontales et verticales. Le PC a été utilisé pour enregistrer la sortie des capteurs montés sur plaque. Les mesures ont ensuite été traduites en graphiques en cascade montrant la décroissance des vibrations. L’axe Y des graphiques de cascade a été réglé pour ignorer les artefacts du plancher de bruit, où 0 dBFS correspondait à la limite avant écrêtage. Le NPA maximum pendant le balayage était de 93 dBA, mesuré sur le sol de notre usine réverbérante à une distance de 1 m . L’accélération horizontale maximale du cabinet subie pendant le balayage était de 2,4 m/s2.

 

Haut-parleur à 2 voies

Un haut-parleur à deux voies a été utilisé comme source de vibrations pour obtenir des mesures de balayage dans les régions de fréquences moyennes et aiguës. L’expérience a été menée en utilisant le même processus que l’expérience sur les subwoofers, sauf que les balayages ont été effectués de 200 Hz à 1 kHz pour les médiums et de 1 kHz à 10 kHz pour les aigus. Une autre différence était que les amplificateurs des capteurs accélérométriques étaient réglés pour fournir un gain de +20 dB par rapport aux mesures du subwoofer. Le gain supplémentaire a été appliqué en raison de l’amplitude de vibration intrinsèquement plus faible des fréquences plus élevées. Le gain plus élevé a également augmenté le plancher de bruit, ce qui a nécessité de limiter la partie visible des graphiques de cascade des moyennes et hautes fréquences pour éviter les artefacts du plancher de bruit. Le SPL maximum du haut-parleur était également de 93 dBA pendant les balayages, la tension d’alimentation étant maintenue constante pendant toutes les mesures. Cette accélération horizontale maximale de l’armoire subie pendant les balayages était de 1,9 m/s2.

 

Les expériences sur les caissons de basse et les haut-parleurs avaient l’avantage d’offrir une vue haute résolution du comportement de décroissance des vibrations de chaque pied audio. Les inconvénients étaient que les vibrations des armoires n’étaient pas aussi cohérentes avec la fréquence que dans l’expérience de la table vibrante. Le comportement vibratoire des cabinets était cependant cohérent entre les mesures, ce qui permet des comparaisons relatives utiles entre les pieds audio. Chaque mesure a été prise deux fois de suite, puis la moyenne a été calculée afin de lisser les irrégularités du comportement vibratoire des armoires.

Pieds de page audio à l’essai

Designs de pied de page audio

Sept conceptions différentes de pied de page audio ont été testées. Les pointes ont également été testées pour une comparaison relative. Quatre de chaque pied audio ont été placés sous la plaque d’aluminium. Les dispositifs qui avaient la disposition appropriée ont été boulonnés à la plaque.

 

Les pieds audio testés se répartissent grosso modo en deux catégories en ce qui concerne l’isolation des vibrations : les roulements à billes et les viscoélastiques.

 

Roulement à billes

Les pieds audio 1, 3 et 6 sont basés sur un concept couramment utilisé[2] qui utilise des roulements à billes roulant dans des chemins de roulement courbes. Ces conceptions de paliers détournent la transmission des vibrations, réduisant ainsi les vibrations qui traversent le dispositif. Le pied de lit audio 5 détourne la transmission des vibrations en utilisant des roulements dans une configuration empilée brevetée. Les semelles de Carbide Base utilisent des roulements entre des bagues de roulement plates avec des tampons viscoélastiques utilisés pour centrer le dispositif pendant les vibrations.

 

Viscoélastique

Le bas de page audio 2 utilise des fibres de verre moulées ayant des propriétés viscoélastiques. Le pied audio 4 utilise des éléments viscoélastiques supérieurs et inférieurs reliés par un cylindre ovale dans une configuration brevetée. Les semelles de Carbide Base utilisent un élément viscoélastique tubulaire appelé ViscoRing™ dans une configuration en attente de brevet.

Cliquez sur le texte Mesures au-dessus de chaque groupe de mesures pour basculer leur visibilité.

Les mesures horizontales et verticales sont indiquées sur des onglets séparés.

Pointes

Dimensions :

Ø 14 mm (0.55″)

Hauteur de 35 mm (1,4″)

Construction :

Pointes en acier

Mesures des pointes (cliquez pour basculer)

Table vibrante horizontale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur horizontal
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur horizontal
1 kHz – 10 kHz Aigus
Table vibrante verticale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur vertical
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur vertical
1 kHz – 10 kHz Aigus

Pied de page audio 1

Dimensions :

Ø 45 mm (1,78″) (section supérieure), Ø 70 mm (2,76″) (section inférieure)

51 mm (2.0″) – 61 mm (2.4″) de hauteur

Poids maximum pour 4 :

N/A

Réglable en hauteur :

Oui

Disposition des boulons :

Oui

Construction :

Corps en acier inoxydable avec 3 roulements à billes en céramique montés dans des bagues de roulement sphériques.

Mesures du pied de page audio 1 (cliquez pour basculer)

Table vibrante horizontale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur horizontal
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur horizontal
1 kHz – 10 kHz Aigus
Table vibrante verticale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur vertical
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur vertical
1 kHz – 10 kHz Aigus

Pied de page audio 2

Dimensions :

50 mm (2″) de largeur x 50 mm (2″) de profondeur

Hauteur de 25 mm (1″)

Poids maximum pour 4 :

34,4 kg (76 lbs.)

D’autres versions sont disponibles pour des poids différents.

Réglable en hauteur :

Non

Disposition des boulons :

Non

Construction :

Couches de fibres de verre moulées haute densité thermocomprimées prises en sandwich entre des plaques d’acier. Dessus et dessous en caoutchouc texturé.

Mesures du pied de page audio 2 (cliquez pour basculer)

Table vibrante horizontale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur horizontal
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur horizontal
1 kHz – 10 kHz Aigus
Table vibrante verticale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur vertical
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur vertical
1 kHz – 10 kHz Aigus

Pied de page audio 3

Dimensions :

Ø 45 mm (1.75″)

Hauteur de 24 mm (0,94″)

Poids maximum pour 4 :

N/A

Réglable en hauteur :

Non

(Mise à niveau optionnelle)

Disposition des boulons :

Non

Construction :

Corps en aluminium anodisé avec 6 roulements à billes se déplaçant dans des bagues de roulement sphériques entre 3 couches séparées.

Mesures du pied de page audio 3 (cliquez pour basculer)

Table vibrante horizontale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur horizontal
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur horizontal
1 kHz – 10 kHz Aigus
Table vibrante verticale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur vertical
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur vertical
1 kHz – 10 kHz Aigus

Pied de page audio 4

Dimensions :

Ø 51 mm (2″)

43 mm (1,7″) de hauteur

Poids maximum pour 4 :

55 kg (121 lbs.)

Autres versions disponibles pour différents poids

Réglable en hauteur :

Uniquement en cas de boulonnage

Disposition des boulons :

Oui

Construction :

Isolateurs viscoélastiques supérieur et inférieur dans un boîtier relié à un cylindre ovale dans une configuration brevetée. Design directionnel. Toutes les mesures sont prises avec le logo tourné vers l’avant, comme le recommande le fabricant.

Mesures du pied de page audio 4 (cliquez pour basculer)

Table vibrante horizontale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur horizontal
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur horizontal
1 kHz – 10 kHz Aigus
Table vibrante verticale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur vertical
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur vertical
1 kHz – 10 kHz Aigus

Pied de page audio 5

Dimensions :

Ø 76 mm (3″)

57 mm (2.25″) de hauteur

Poids maximum pour 4 :

N/A

Réglable en hauteur :

Uniquement en cas de boulonnage

Disposition des boulons :

Oui

Construction :

Corps en acier inoxydable abritant 5 empilements séparés de roulements en céramique dans une configuration brevetée non diamétralement opposée.

Mesures du pied de page audio 5 (cliquez pour basculer)

Table vibrante horizontale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur horizontal
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur horizontal
1 kHz – 10 kHz Aigus
Table vibrante verticale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur vertical
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur vertical
1 kHz – 10 kHz Aigus

Pied de page audio 6

Dimensions :

Ø 45 mm (1.75″)

72 mm (2.8″) – 89 mm (3.5″) de hauteur

Poids maximum pour 4 :

N/A

Réglable en hauteur :

Oui

Disposition des boulons :

Oui (boulonnage requis)

Construction :

Corps en aluminium avec 3 roulements à billes en céramique montés dans des bagues de roulement sphériques.

Mesures du pied de page audio 6 (cliquez pour basculer)

Table vibrante horizontale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur horizontal
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur horizontal
1 kHz – 10 kHz Aigus
Table vibrante verticale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur vertical
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur vertical
1 kHz – 10 kHz Aigus

Pied de Carbide Base

Dimensions :

Ø 125 mm (4.9″)

56 mm (2.2″) – 74 mm (2.9″) de hauteur

Poids maximum pour 4 :

32 kg (70 lbs.)

ViscoRing™ remplaçable pour des poids plus élevés

Réglable en hauteur :

Oui

Disposition des boulons :

Oui

Construction :

Partie supérieure en aluminium abritant le membre viscoélastique ViscoRing™. La partie inférieure en acier inoxydable abrite des roulements en céramique et des tampons viscoélastiques dans une configuration en attente de brevet. Mesures prises avec des ViscoRings™ légers installés.

Mesures du pied de la Carbide Base (cliquez pour basculer)

Table vibrante horizontale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur horizontal
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur horizontal
1 kHz – 10 kHz Aigus
Table vibrante verticale
10 Hz – 200 Hz Basses
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Basses
Haut-parleur vertical
200 Hz – 1 kHz Médi médi médi médi médi médi médi
Haut-parleur vertical
1 kHz – 10 kHz Aigus

Avis de non-responsabilité

Ces expériences ont simulé les amplitudes de vibration ressenties directement au niveau du caisson d’un haut-parleur ou d’un subwoofer jouant à un volume modéré à élevé. Certains pieds audio peuvent mesurer différemment lorsqu’ils isolent des vibrations de plus faible amplitude. De plus, la masse supportée influence la performance de certains pieds audio, donc changer la masse peut modifier les mesures. Enfin, ces mesures ont toutes été effectuées avec un stimulus vibratoire sinusoïdal à l’état approximativement stable, ce qui est différent de l’état dynamique de la musique.

Conclusion

Les performances d’isolation vibratoire des semelles audio testées varient considérablement. Dans la plupart des cas, les vibrations parasites indésirables ont augmenté à travers les pieds dans les basses et les fréquences moyennes inférieures. Dans d’autres cas, l’amortissement était insuffisant et les résonances se poursuivaient longtemps après le stimulus initial, comme l’indiquent les longs temps de décroissance dans certains graphiques de cascade.

 

Les pieds de la Carbide Base étaient uniques en leur genre en raison de leur capacité supérieure à isoler et à amortir les graves et les bas médiums, maximisant ainsi la clarté de ces fréquences.

Références

[1] Katz, B. (2020). Sur le rayonnement acoustique du coffret d’un haut-parleur. AES : Journal of the Audio Engineering Society, Convention Paper 10405

 

[2] Kemeny, Zoltan A. « Filtre de signal mécanique ». US 6520283 B2, Office des brevets et des marques des États-Unis, 18 février 2003. Brevets Google, https://patents.google.com/patent/US6520283B2

Les polymères ou élastomères viscoélastiques sont largement utilisés dans les applications de contrôle des vibrations en raison de leur haut niveau d’amortissement intrinsèque. Les élastomères peuvent également isoler efficacement les vibrations à basse fréquence en étant formés dans certaines formes. Le facteur de forme est le terme technique utilisé pour quantifier les performances d’isolation d’une forme d’élastomère donnée. Il en résulte que plus le facteur de forme est faible, plus la fréquence de résonance potentielle est basse. Une faible fréquence de résonance se traduit généralement par une large bande passante d’isolation des vibrations. Ceci est dû à l’isolation des fréquences de vibration supérieures à la fréquence de résonance.

 

Pour les formes les plus courantes, le facteur de forme est généralement défini comme suit :

Facteur de forme =
Surface moyenne chargée
Surface bombée

La surface moyenne chargée est la moyenne des surfaces supérieure et inférieure supportant la charge. La surface de renflement est la surface libre de renflement perpendiculairement à la charge.

 

La stabilité d’un élastomère peut être compromise en dessous d’un certain facteur de forme, lorsque le matériau devient de plus en plus haut et étroit. Certains fabricants d’élastomères recommandent de ne pas dépasser un facteur de forme de 0,3 afin d’éviter le flambage, qui peut faire basculer l’équipement supporté.

 

Lors de la conception de l’élastomère ViscoRing™ élastomère utilisé dans les
Carbide Base
pieds, un facteur de forme de 0,17 a été prévu. Ce choix a été fait afin de pousser la fréquence de résonance suffisamment bas pour que les fréquences audibles les plus basses puissent être isolées efficacement.

Améliorer la stabilité

Une expérience a été menée pour tester la capacité du ViscoRing™ à supporter verticalement une charge et à éviter le flambage. L’expérience consistait à appliquer progressivement une masse et à mesurer la déformation verticale du matériau. Des poids ont été appliqués sur le dessus du ViscoRing™ moyen par incréments de 1,13 kg (2,5 lbs) dans un environnement à température ambiante. La distance de déformation verticale a été tracée sous la forme de la courbe contrainte-déformation illustrée. L’axe des y représente la contrainte ou la quantité de masse appliquée, et l’axe des x représente la déformation ou la déformation verticale causée par l’application de la masse.

La courbe rouge montre le ViscoRing™ seul, sans boîtier. On peut voir que peu après l’application initiale de la masse, le matériau a commencé à se déformer et à se déformer considérablement sous la charge. Le matériau a mal supporté la moindre masse, ce qui était prévisible compte tenu de son facteur de forme extrêmement faible.

 

Afin d’améliorer la stabilité du ViscoRing™, un logement a été conçu dans la partie supérieure de la semelle, comme le montre le graphique simplifié. Carbide Base pied, comme le montre le graphique simplifié. Des crêtes ont été ajoutées à des intervalles espacés sur le périmètre du ViscoRing™ pour le contreventer et empêcher le flambage. Les crêtes étaient espacées de façon à ce que la surface soit libre de se bomber entre elles, préservant ainsi les avantages du faible facteur de forme.

 

Au fur et à mesure que le ViscoRing™ se bombe vers l’extérieur, un pourcentage progressivement plus important de la surface du bombement entre en contact avec les crêtes inclinées. Ce facteur de forme croissant avec une augmentation de la masse a donné une fréquence de résonance plus cohérente sur une gamme plus large de masses de charge. Les performances d’isolation de la Carbide Base La performance d’isolation de la semelle est devenue plus constante pour les différentes masses d’appui.

 

La courbe bleue montre le même ViscoRing™ placé dans le logement de la partie supérieure du Carbide Base pied. Une augmentation relativement linéaire de la déformation ou de la déformation verticale avec une application de contrainte ou de masse a été observée. Le matériau ne se déformait pas comme prévu.

 

Les élastomères ne peuvent pas être comprimés dans un volume plus petit. Par conséquent, les élastomères doivent pouvoir être bombés vers l’extérieur afin de se déformer sous une charge. Le ViscoRing™ sélectivement contreventé n’a pas présenté une augmentation soudaine de la pente ou de la rigidité, comme cela aurait été le cas si le matériau avait été empêché de se bomber davantage. Ceci est important, car une faible rigidité ou taux de ressort est nécessaire pour obtenir une faible fréquence de résonance.

Améliorer l’isolation horizontale

Après avoir réussi à utiliser un élastomère à faible facteur de forme pour l’isolation verticale, on souhaitait obtenir des avantages similaires pour l’isolation horizontale. Des élastomères à faible facteur de forme orientés horizontalement et des roulements à billes ont été incorporés pour améliorer encore les performances d’isolation horizontale.

 

L’utilisation de roulements à billes pour assurer une isolation horizontale est un concept bien connu. De nombreuses conceptions intercalent des roulements à billes entre des bagues de roulement incurvées. Les surfaces de roulement incurvées des autres modèles permettent de maintenir les roulements centrés. Ils permettent également de dévier le chemin de transmission de la vibration lorsque les courses supérieure et inférieure se déplacent horizontalement l’une par rapport à l’autre. Cette évasion du chemin de transmission permet une isolation horizontale[1].

 

La conception conçue pour la partie inférieure des Carbide Base Les roulements roulaient sur des bagues plates plutôt que sur des bagues courbes. Les élastomères orientés horizontalement agissent comme des ressorts hautement amortis qui maintiennent le dispositif centré en réponse aux vibrations. Afin de minimiser la déformation et la résistance au roulement, le zirconium a été choisi pour les roulements et l’acier à ressort trempé et poli pour les bagues de roulement. L’isolation horizontale a été réalisée avec un niveau d’amortissement plus élevé que les conceptions précédentes.

Essais de vibrations

Mesure de l’isolation horizontale

Pour évaluer l’amélioration de l’isolation horizontale, une autre expérience a été menée. L’objectif de l’expérience était de quantifier l’amélioration que l’ajout des roulements à billes et des élastomères orientés horizontalement apportait à l’isolation horizontale.

 

Une table de vibration électromagnétique a été utilisée pour générer des vibrations pour l’expérience. La table était commandée numériquement par un écran tactile et des cadrans reliés à des variateurs de fréquence (VFD). Ceux-ci ont été utilisés pour moduler avec précision l’amplitude et la fréquence de vibration de la surface de la table.

 

Quatre Carbide Base pieds avec des ViscoRings™ moyens installés ont été placés sur le dessus de la table de vibration. Une plaque d’aluminium lestée d’une masse totale d’environ 45 kg (100 lbs) a ensuite été boulonnée sur le dessus des semelles. Deux capteurs accéléromètres ACH-01 de Measurement Specialties ont été utilisés pour mesurer les vibrations. Le premier capteur a été fixé avec du ruban adhésif double face sur le bord avant de la table de vibration. Le deuxième capteur a été fixé de la même manière au bord avant de la plaque d’aluminium. Chaque capteur était relié à son propre amplificateur de capteur de vibrations étalonné, qui alimentait à son tour son propre multimètre de table. Les relevésVRMS de chaque multimètre ont été utilisés pour déterminer séparément l’accélération subie par la table et la plaque d’aluminium, avec 1 mVRMS = 1 m/s2 d’accélération.

Graphique de l’isolement horizontal

La fréquence de vibration avant et arrière (axe Y) a été réglée par incréments de 10 Hz, de 10 Hz à 300 Hz. Les valeursVRMS des deux capteurs ont été tracées à chaque intervalle. L’amplitude de la table a été ajustée pour s’assurer que la table oscille de manière sinusoïdale avec une accélération d’environ 4 m/s2.

 

En soustrayant la sortie du capteur de la plaque par la sortie du capteur de la table, on obtient la transmission des vibrations par le biais des Carbide Base pieds. Les valeurs positives indiquent une amplification des vibrations à travers le dispositif. Ce phénomène était attendu à des fréquences de vibration proches de la fréquence de résonance du dispositif. Les valeurs négatives indiquent une réduction des vibrations générées par la table. En d’autres termes, une isolation des vibrations qui était souhaitée. Plus la valeur est négative, plus l’isolement est important.

 

La ligne rouge montre les mesures prises avec les Carbide Base pieds sans les roulements à billes et les élastomères orientés horizontalement. Seul l’élastomère ViscoRing™ était utilisé pour l’isolation horizontale. La ligne bleue montre les mesures prises avec les roulements et les élastomères horizontaux en place. L’incorporation de roulements à billes et d’élastomères horizontaux a considérablement amélioré les performances d’isolation horizontale. La réduction de l’amplitude des vibrations était particulièrement prononcée autour de la fréquence de résonance, ce qui indique un niveau d’amortissement plus élevé.

Conclusion

Plusieurs caractéristiques de conception ont été incorporées dans les Carbide Base afin d’utiliser de manière fiable des élastomères à faible facteur de forme pour l’isolation des vibrations à basse fréquence. Les élastomères formés dans des facteurs de forme qui étaient auparavant considérés comme trop instables ont été rendus suffisamment stables grâce à un logement correctement conçu. La combinaison supplémentaire de roulements et d’élastomères orientés horizontalement a encore amélioré l’isolation horizontale. Ces nouvelles caractéristiques ont ensuite été intégrées dans un brevet en instance.

Références

[1] Kemeny, Zoltan A. « Filtre de signal mécanique ». US 6520283 B2, Office des brevets et des marques des États-Unis, 18 février 2003. Brevets Google, https://patents.google.com/patent/US6520283B2

Il est connu qu’une enceinte de haut-parleur contribue 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 d’une enceinte de haut-parleur reposant sur des pointes de plancher en acier sur un sol en béton.

Haut-parleur d’essai

Pour réaliser 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. 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

Dans notre expérience de dissipation des vibrations, les mesures ont été effectuées sur les panneaux extérieurs de l’enceinte du haut-parleur. 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 à nouveau 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 transmis 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 alimenté dans un amplificateur de classe AB qui a alimenté les woofers avec une tension d’attaque de 3,8V.

 

Des graphiques en cascade ont été générés pour montrer la décroissance de l’amplitude des vibrations au fil du 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.