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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Inverseur de phase acoustique. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Haut-parleurs La mise en oeuvre d'une restitution de haute qualité des basses fréquences de la gamme audio présente des difficultés connues, dues aux défauts inhérents aux haut-parleurs dans cette gamme de fréquences. Les principaux sont l'augmentation du coefficient de distorsion harmonique du haut-parleur aux basses fréquences audio, la présence d'un pic de résonance du système en mouvement et la baisse de l'efficacité du rayonnement avec une fréquence décroissante. Si vous installez le haut-parleur sur un bouclier ou dans une grande boîte, la sortie du haut-parleur aux basses fréquences augmente considérablement. Cependant, lorsque vous travaillez sur un grand bouclier, le haut-parleur a une résonance naturelle prononcée du système en mouvement et des distorsions non linéaires assez importantes. La valeur importante de la distorsion non linéaire du haut-parleur aux basses fréquences est due, comme on le sait, au fait qu'à puissance égale fournie au haut-parleur, l'amplitude des oscillations du système mobile augmente avec une fréquence décroissante. La souplesse des ondulations étant limitée, cela limite l'augmentation de l'amplitude des oscillations - des distorsions non linéaires se produisent. Le rôle négatif de l'auto-résonance d'un système mobile a été considéré à plusieurs reprises dans la littérature. Pour améliorer les performances du haut-parleur dans les basses fréquences, vous pouvez utiliser un inverseur de phase acoustique. Considérons de manière générale le principe de fonctionnement d'un inverseur de phase. Le haut-parleur est installé dans un boîtier hermétiquement fermé de tous côtés. Le boîtier comporte un trou pour l'installation d'un haut-parleur et un trou supplémentaire avec lequel se termine la section de tuyau, comme indiqué sur la figure.
L'élasticité de l'air dans le volume du caisson et la masse d'air dans le tuyau forment un système oscillatoire qui a sa propre résonance mécanique à la fréquence f0. Ce système oscillatoire, lorsque le haut-parleur fonctionne, charge le système mobile. Dans un tel dispositif, le rayonnement provenant de l'ouverture du tuyau coïncide en phase avec le rayonnement provenant de la face avant du diffuseur à une fréquence supérieure à f0. Typiquement, la fréquence f0 est choisie pour qu'elle coïncide avec la fréquence de la résonance mécanique de l'équipage mobile du haut-parleur. L'inverseur de phase réduit la distorsion harmonique aux basses fréquences et lisse le pic de résonance du haut-parleur. De plus, l'efficacité du rayonnement des basses fréquences de la gamme audio augmente. La fréquence de réglage de l'inverseur de phase dépend du volume de la boîte, de la surface du trou (tuyau) S et de la longueur du tuyau L. En acoustique, il existe une expression qui permet de calculer le volume d'une boîte lorsque toutes les autres grandeurs sont connues :
Dans cette expression, c est la vitesse du son, et ω0 est la pulsation égale à 2πf0. Pour les calculs pratiques, la formule est plus pratique :
ici toutes les dimensions sont exprimées en centimètres, et le volume occupé par le tuyau est également pris en compte. Le volume du caisson ainsi calculé doit être augmenté du volume occupé par le haut-parleur et le couvercle absorbant. Le boîtier pour l'inverseur de phase n'a pas besoin d'être rectangulaire, il peut également être réalisé sous la forme d'un prisme trièdre pour une structure angulaire ou réalisé sous une autre forme appropriée. Cependant, il ne faut pas le rendre trop haut par rapport aux dimensions transversales. La surface de l'ouverture du tuyau est prise égale à la surface de l'ouverture rayonnante du diffuseur, qui peut être définie comme la surface d'un cercle tracé au milieu de la largeur des ondulations. Deux haut-parleurs peuvent être installés dans un inverseur de phase si leurs paramètres diffèrent peu l'un de l'autre. L'utilisation de deux haut-parleurs vous permettra d'obtenir une réponse en fréquence plus uniforme. De plus, l'efficacité du système est améliorée puisque la puissance délivrée aux haut-parleurs est doublée, tandis que la puissance rayonnée est quasiment quadruplée si les haut-parleurs sont suffisamment rapprochés. Lorsque deux haut-parleurs sont utilisés, la surface de l'ouverture du tuyau est considérée comme étant . la somme des surfaces des ouvertures rayonnantes des deux haut-parleurs. L'inverseur de phase dans ce cas est calculé pour une fréquence égale à la racine carrée du produit des fréquences de résonance des haut-parleurs. Le boîtier bass-reflex doit être en bois massif ou en contreplaqué d'une épaisseur de 15-20 mm, sinon la qualité de reproduction se détériorera. Afin d'éviter les résonances parasites à l'intérieur du caisson dans la région des fréquences sonores moyennes, il est nécessaire de recouvrir les parois latérales et arrière du caisson, ainsi que les parois supérieure et inférieure d'une couche de matériau absorbant (feutre, fibre de verre, etc.) 20-40 mm d'épaisseur. Le caoutchouc éponge de 10 à 15 mm d'épaisseur convient également, qui n'a pas de film continu sur la surface faisant face à l'intérieur de la boîte. Cependant, le résultat sera un peu moins bon que dans le cas de l'utilisation de feutre. En conclusion, il convient de noter que les équipements (récepteurs, amplificateurs) ne doivent pas être placés à l'intérieur du boîtier inverseur de phase, car, d'une part, les conditions de refroidissement des équipements seront mauvaises dans un volume fermé et, d'autre part, il faudra augmenter encore le volume de la boîte.
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