Trillingsdemping met behulp van voetstukken van carbide

Het is bekend dat een luidsprekerbehuizing aanzienlijk bijdraagt aan het totale uitgestraalde geluid bij de lagere resonantiefrequenties[1]. Hoewel de oppervlaktesnelheid van de panelen van een luidspreker klein is, stralen de panelen met een efficiëntie die vele malen groter is dan die van de drivers. Dit komt door het grote stralingsoppervlak van de panelen ten opzichte van het stralingsoppervlak van de drivers. Geluid dat van de panelen van de behuizing afstraalt, kan hoorbare vervorming veroorzaken en moet worden verzwakt. Demping van de panelen van de behuizing is een effectieve manier om de amplitude van resonanties te verminderen[2].

Het doel van dit experiment was om te bepalen of het plaatsen van Carbide Base voetstukken onder een luidspreker laagfrequente resonanties binnen panelen van de luidsprekerbehuizing kon verminderen. De vermindering in paneelresonanties zou helpen bij het kwantificeren van de verbetering in trillingsdemping door de voetstukken. Deze verbetering wordt vergeleken met het basisscenario van een luidsprekerbehuizing die op stalen vloerpinnen op een betonnen vloer staat.

Testluidspreker

Om trillingstesten uit te voeren, hebben we eerst een behuizing voor de testluidspreker gemaakt. De behuizing werd vervaardigd uit HDPE-platen (High Density Polyethylene) met 25 mm (1 in) dikke panelen aan de buitenkant en 50 mm (2 in) dikke panelen voor de interne versteviging. Twee Accuton AS250-6-552 woofers van 250 mm (10 in) werden aan weerszijden van de kast gemonteerd. De ruimte werd afgesloten met een inwendig volume van 129 liter, wat een Qtc van ongeveer 0,64 opleverde. Er zat geen vulling in de behuizing. De totale massa van de behuizing met de woofers gemonteerd was 83 kg (183 lbs.).

Trillingsdissipatiemetingen

In ons trillingsdempingsexperiment werden de metingen uitgevoerd op buitenpanelen van de luidsprekerbehuizing. De eerste reeks metingen werd uitgevoerd op de bodem in het midden van de behuizing. De tweede reeks metingen werd uitgevoerd aan de bovenkant van het linker zijpaneel op een hoogte van 76 cm (30 in) boven de onderkant van de kast. De metingen werden eerst uitgevoerd terwijl de behuizing op stalen vloerpinnen stond die rechtstreeks contact maakten met een betonnen vloer. Dezelfde meting werd vervolgens opnieuw uitgevoerd terwijl de behuizing op Carbide Base-voeten stond.

Om trillingen te meten hebben we een Measurement Specialties ACH-01 piëzo-elektrische versnellingsmetersensor gebruikt. De sensor werd met dubbelzijdige tape aan de behuizing bevestigd. Een log geveegd sinus signaal van 35 Hz tot 200 Hz werd door de woofers gespeeld en de trillingen van het paneel werden gemeten. Er werden watervalgrafieken gemaakt om het verval van de trillingsamplitude in de loop van de tijd te laten zien.

De blauwe watervallen geven metingen weer met de overdekking op Carbide voetplaten en de rode watervallen geven metingen weer met de overdekking op stalen vloerpinnen die rechtstreeks contact maken met de betonnen vloer.

Onderste paneel

Op vloer spikes

Op voetstukken van carbide

Bovenste zijpaneel

Op vloer spikes

Op voetstukken van carbide

Conclusie

Metingen bevestigden dat laagfrequente resonanties binnen de panelen van onze testluidsprekerbehuizing werden gedempt toen de luidspreker op Carbide voetstukken werd geplaatst in plaats van vloerpinnen. Dit dempingseffect trad niet alleen plaatselijk op in de buurt van het contact met de voetstukken, maar ook op een locatie aan de andere kant van de behuizing. De amplitude en vervaltijd van de meeste resonanties in beide panelen werd gereduceerd toen de luidspreker op de Carbide Base voetstukken stond. Een opmerkelijke uitzondering was de resonantie rond 150 Hz, waar sprake was van een afname in amplitude en een aanvankelijk sneller verval, gevolgd door een kleine toename in vervaltijd onder -40 dBFS. In het laagste frequentiegebied, waar kastresonanties het meest hoorbaar zijn, werd de trillingsamplitude in sommige gevallen met meer dan 80% verminderd.

Referenties

[1] Bastyr, K. J., & Capone, D. E. (2003). Over de akoestische straling van de kast van een luidspreker. 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, Finland.