Overzicht van Audio Footer-ontwerpen

Zwervende trillingen van luidsprekers kunnen direct worden doorgegeven aan de oppervlakken van de kamer door contact met de vloer. Dit zorgt ervoor dat de oppervlakken van de kamer deze trillingen sympathiek uitstralen als hoorbaar geluid, wat de luisterervaring van de muziek kan beïnvloeden. Het probleem wordt nog verergerd door het grote oppervlak van de kamer, die geluid met een hoog rendement uitstraalt. Laagfrequente trillingen zijn de grootste boosdoeners omdat ze zich zonder veel weerstand door de structuur van de kamer kunnen verplaatsen.

Zelfs met eenvoudige trillingsisolatie kunnen deze nadelige effecten van structuurtrillingen worden beperkt. Het plaatsen van trillingsisolerende audiovoetstukken onder luidsprekers vermindert de nagalmtijd, trillingsvervalartefacten en vervorming bij sommige frequenties[1]. Soortgelijke positieve effecten worden ervaren door audio-elektronica te isoleren van trillingen. De mate van deze voordelen kan sterk variëren tussen ontwerpen voor audio footers.

Trillingsisolatie meten

Wij wilden de trillingsisolatieprestaties van verschillende populaire ontwerpen voor audiovoetstukken meten. Vervolgens hebben we ter vergelijking onze Carbide voetstukken gemeten volgens dezelfde criteria. Trillingsisolatie werd gemeten voor elke audiovoet in horizontale en verticale richtingen. Er werden drie verschillende trillingsbronnen gebruikt om trillingen op te wekken: een elektromagnetische triltafel, een subwoofer en een 2-weg luidspreker. In elk experiment werden vier audiovoeten bovenop de trillingsbron geplaatst en vervolgens werd er een aluminium plaat bovenop de audiovoeten geplaatst. Op de aluminium plaat werden gewichten geschroefd om de massa van een luidspreker of audioapparatuur met een totale massa van ongeveer 32 kg (70 lbs) te simuleren. Measurement Specialties ACH-01 piëzo-elektrische versnellingsmetersensoren werden vervolgens met dubbelzijdig tape op de plaat bevestigd om de versnelling in horizontale en verticale richting te meten.

Elektromagnetische Trillingstafel

Voor de eerste reeks metingen werd een elektromagnetische triltafel gebruikt. De tafel werd digitaal geregeld om de trillingsamplitude en frequentie van het tafeloppervlak te moduleren. Om de trillingsamplitude van de tafel te bepalen, werd een versnellingsmetersensor aan de tafel bevestigd en vervolgens werd een multimeter gebruikt om de uitgang van de sensorversterker te meten. Hetzelfde werd gedaan met een tweede versnellingsmetersensor die op de aluminium plaat was bevestigd. Er werden metingen gedaan aan de plaatjessensor in intervallen van 5 Hz, van 10 Hz tot 200 Hz. De triltafel werd bij elk interval aangepast om ervoor te zorgen dat de tafel trilde met een versnelling van 2,5 m/s2. Deze metingen waren gericht op het frequentiegebied van de lage tonen om de trillingsisolatie rond de resonantiefrequentie van elke audiovoet te bepalen.

Het voordeel van dit experiment was dat de tafel consistente trillingen over de metingen bood. Hierdoor konden resonanties in de audio footers duidelijk worden geïdentificeerd. Het nadeel van dit experiment was de beperkte resolutie vanwege de afstandsmetingen. Dit experiment bood ook geen inzicht in het vervalgedrag van de trillingen.

Subwoofer

Er werd een subwoofer gebruikt als trillingsbron om veegmetingen in het basfrequentiegebied te verkrijgen. Een PC werd gebruikt om een log geveegd sinus signaal van 15 Hz tot 200 Hz te genereren, dat vervolgens door de subwoofer werd afgespeeld. De versnellingsmetersensoren werden aan de voorrand en de bovenkant van de plaat bevestigd om tegelijkertijd horizontale en verticale trillingen te meten. De PC werd gebruikt om de output van de op de plaat gemonteerde sensoren op te nemen. De metingen werden vervolgens omgezet in watervalgrafieken die het trillingsverval weergeven. De Y-as van de watervalgrafieken werd ingesteld om ruisvloerartefacten te negeren, waarbij 0 dBFS overeenkwam met de limiet vóór clipping. De maximale SPL tijdens de sweep was 93 dBA zoals gemeten op de vloer van onze galmende fabriek op een afstand van 1 m . De maximale horizontale kabinetsversnelling tijdens de sweep was 2,4 m/s2.

2-weg luidspreker

Er werd een 2-weg luidspreker gebruikt als trillingsbron om sweep-metingen in het frequentiegebied van de middentonen en hoge tonen te verkrijgen. Het experiment werd uitgevoerd volgens hetzelfde proces als het subwooferexperiment, behalve dat de sweeps werden uitgevoerd van 200 Hz tot 1 kHz voor de middentonen en van 1 kHz tot 10 kHz voor de hoge tonen. Een ander verschil was dat de versterkers van de versnellingsmetersensor waren ingesteld op een versterking van +20 dB ten opzichte van de subwoofermetingen. De extra versterking werd toegepast vanwege de inherent lagere trillingsamplitude van hogere frequenties. De hogere versterking verhoogde ook de ruisvloer, waardoor het zichtbare deel van de watervalgrafieken voor midden- en hoge frequenties beperkt moest worden om ruisvloerartefacten te voorkomen. De maximale SPL van de luidspreker was ook 93 dBA tijdens de sweeps, waarbij de spanning tijdens alle metingen constant werd gehouden. Deze maximale horizontale kabinetsversnelling tijdens de sweeps was 1,9 m/s2.

De voordelen van de subwoofer- en luidsprekerexperimenten waren dat ze een hoge resolutie van het trillingsvervalgedrag van elke audiovoet boden. De nadelen waren dat de trillingen van de kasten niet zo consistent met de frequentie waren als bij het experiment met de triltafel. Het trillingsgedrag van de kasten was echter consistent tussen de metingen, waardoor nuttige relatieve vergelijkingen tussen audiovoeten mogelijk waren. Elke meting werd twee keer na elkaar uitgevoerd en vervolgens gemiddeld om onregelmatigheden in het trillingsgedrag van de kasten glad te strijken.

Klik op de tekst Measurements (Metingen) onder elk apparaat om de grafieken zichtbaar te maken.

Horizontale en verticale metingen worden op aparte tabbladen weergegeven.

Disclaimers

Deze experimenten simuleerden de trillingsamplituden die direct bij de kast van een luidspreker of subwoofer werden ervaren bij een matig tot hoog volume. Sommige audiovoetmodules kunnen anders meten bij het isoleren van trillingen met een lagere amplitude. Daarnaast heeft de massa die ondersteund wordt invloed op de prestaties van sommige audiovoetzolen, dus het veranderen van de massa kan de metingen veranderen. Ten slotte werden al deze metingen uitgevoerd met een sinusoïdale trillingsstimulus met een ongeveer constante toestand, die verschilt van de dynamische toestand van muziek.

Conclusie

De trillingsisolatieprestaties van de geteste audiovoetstukken varieerden aanzienlijk. In de meeste gevallen namen ongewenste zwervende trillingen toe door de voetstukken in de lage en lagere middenfrequenties. In andere gevallen was de demping onvoldoende, waardoor resonanties lang na de initiële stimulus aanhielden, zoals aangegeven door de lange vervaltijden in sommige watervalgrafieken.

De Carbide Base voetstukken waren uniek in hun superieure vermogen om de lage en lage middentonen te isoleren en te dempen en zo de helderheid van deze frequenties te maximaliseren.