MISURE

È noto che la cassa di un altoparlante può contribuire significativamente al suono totale irradiato alle sue frequenze di risonanza inferiori[1]. Anche se la velocità superficiale dei pannelli di un altoparlante è piccola, i pannelli irradiano con un’efficienza molte volte superiore a quella degli altoparlanti. Questo è dovuto alla grande area radiante dei pannelli rispetto all’area radiante degli altoparlanti. Il suono che si irradia dai pannelli dell’involucro può impartire una distorsione udibile e dovrebbe essere mitigato. Smorzare i pannelli dell’involucro è un modo efficace per ridurre l’ampiezza delle risonanze[2].

 

L’obiettivo di questo esperimento era quello di determinare se il posizionamento Carbide Base piedini sotto un altoparlante potrebbe ridurre le risonanze a bassa frequenza all’interno dei pannelli del recinto dell’altoparlante. La riduzione delle risonanze dei pannelli aiuterebbe a quantificare il miglioramento della dissipazione delle vibrazioni fornito dai piedini. Questo miglioramento verrebbe paragonato al caso di base dell’involucro dell’altoparlante seduto su picchetti d’acciaio su un pavimento di cemento.

Test Loudspeaker

Per eseguire i test di vibrazione abbiamo prima costruito un involucro per altoparlanti di prova. Abbiamo creato il nostro recinto per ridurre al minimo le variabili sconosciute che potrebbero influenzare le misurazioni. L’involucro è stato lavorato da fogli di polietilene ad alta densità (HDPE) con pannelli spessi 25 mm (1 in) usati all’esterno e pannelli spessi 50 mm (2 in) utilizzati per i rinforzi interni. Due woofer Accuton AS250-6-552 da 250 mm (10 pollici) sono stati montati sui lati opposti del cabinet. I woofer sono stati cablati in parallelo a un amplificatore di classe AB. Il recinto è stato sigillato con un volume interno di 129 litri che produce un Qtc di circa 0,64. Nessuna imbottitura era presente all’interno del recinto. La massa totale dell’involucro con i woofer montati era di 83 kg (183 lbs.).

Misure

Questo esperimento si è limitato a misurare la dissipazione delle vibrazioni, che è diversa dall’isolamento delle vibrazioni. Per misurare l’isolamento dalle vibrazioni, la fonte di vibrazioni e il luogo in cui vengono effettuate le misure sono tipicamente su lati opposti del dispositivo di isolamento in prova. Minore è la trasmissione dell’energia di vibrazione attraverso il dispositivo all’altro lato, maggiore è l’isolamento. È possibile per un dispositivo raggiungere un alto livello di isolamento dalle vibrazioni ma avere un basso livello di dissipazione delle vibrazioni. Un tale isolatore sottosmorzato farà poco per rimuovere l’energia di vibrazione dal sistema. Le oscillazioni possono persistere a lungo dopo la forza di eccitazione.

 

Nel nostro esperimento di dissipazione delle vibrazioni, la fonte delle vibrazioni e il luogo delle misurazioni erano entrambi situati sullo stesso lato del dispositivo di isolamento. Le misurazioni sono state effettuate su pannelli esterni della cassa dell’altoparlante. La fonte di vibrazioni era la coppia di woofer montati nella stessa cassa. La prima serie di misurazioni è stata presa sul centro inferiore dell’involucro. La seconda serie di misurazioni è stata presa sulla porzione superiore del pannello laterale sinistro ad un’altezza di 76 cm (30 in) sopra il fondo del recinto. Le misurazioni sono state effettuate prima con il recinto seduto su picchetti di acciaio a contatto diretto con un pavimento di cemento. Anche in questo caso la stessa misura è stata presa con la copertura seduta sui piedini di Carbide Base.

 

Per misurare le vibrazioni abbiamo utilizzato un sensore accelerometrico piezoelettrico Measurement Specialties ACH-01. Il sensore è stato fissato all’involucro con del nastro biadesivo. Un amplificatore con un processore di segnale analogico integrato è stato utilizzato per amplificare l’uscita analogica del sensore ACH-01. L’amplificatore è stato calibrato per la sensibilità di questo particolare sensore ACH-01 consentendo misure di accelerazione assoluta. A sua volta l’amplificatore del sensore ha alimentato la sua uscita analogica in un’interfaccia USB Tascam US-366 che è stata utilizzata per registrare il segnale digitalmente su un PC. Un segnale sinusoidale log swept da 35 Hz a 200 Hz è stato alimentato nell’amplificatore di classe AB che alimentava i woofer con una tensione di pilotaggio di 3.8V.

 

I grafici a cascata sono stati generati con una finestra di 500 ms e un tempo di salita di 100 ms su una durata di 400 ms a una risoluzione di intervallo di fetta di 4,72 ms. Un grafico a cascata è stato utilizzato per mostrare il decadimento dell’ampiezza della vibrazione nel tempo. L’asse y rappresenta i dB sotto il fondo scala del segnale registrato rispetto al livello di picco massimo prima del clipping. L’asse y è stato limitato a un minimo di -60 dBFS per evitare artefatti di rumore di fondo.

 

Le cascate blu rappresentano le misurazioni con la copertura su piedini Carbide Base e le cascate rosse rappresentano con la copertura su punte da pavimento in acciaio a diretto contatto con il pavimento in cemento.

Pannello inferiore

Sui picchi del pavimento
Su piedini a Carbide Base

Pannello laterale superiore

Sui picchi del pavimento
Su piedini a Carbide Base

Risultati

Le misurazioni hanno confermato che le risonanze a bassa frequenza all’interno dei pannelli del nostro diffusore di prova sono state attenuate quando il diffusore è stato posizionato su piedini Carbide Base invece che su punte da pavimento. Questo effetto di smorzamento si è verificato non solo localmente vicino al contatto con i piedini, ma anche in un punto vicino all’estremità opposta del recinto. L’ampiezza e il tempo di decadimento della maggior parte delle risonanze presenti in entrambi i pannelli è stato ridotto quando l’altoparlante era sui piedini Carbide Base. Una notevole eccezione era la risonanza intorno a 150 Hz in cui c’era una diminuzione dell’ampiezza e un decadimento inizialmente più veloce, seguita da un piccolo aumento del tempo di decadimento sotto -40 dBFS. Nella regione di frequenza più bassa, dove le risonanze dell’involucro sono più udibili, l’ampiezza delle vibrazioni è stata ridotta in alcuni casi di oltre l’80%.

Riferimenti

[1] Bastyr, K. J., & Capone, D. E. (2003). Sulla radiazione acustica dal cabinet di un altoparlante. 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.