Corne exponentielle, son but et son application. Corne exponentielle d'un front d'onde cylindrique, son avantage

8.3. Haut-parleurs à pavillon.

L’un des types d’équipement audio les plus couramment utilisés de nos jours est haut-parleurs à pavillon.Selon GOST 16122-87, un haut-parleur à pavillon est défini comme « un haut-parleur dont la conception acoustique est un pavillon rigide ». Ainsi, un pavillon peut être considéré comme une conception acoustique à part entière au même titre que celles évoquées plus haut dans la section 8.2.3. La capacité des pavillons à amplifier et à diriger le son dans la direction souhaitée (utilisée depuis longtemps dans la création d'instruments de musique) a conduit au fait que les haut-parleurs à pavillon ont commencé à être utilisés dès le début du développement de l'électrotechnique, ils sont apparus encore plus tôt que haut-parleurs diffuseurs.

Cependant, la création d'un véritable haut-parleur à pavillon avec un design très proche du moderne commence en 1927, lorsque les célèbres ingénieurs des Laboratoires Bell (États-Unis) A. Thuras et D. Wente ont développé et breveté un « émetteur à pavillon à compression » l'année suivante. . Un transducteur électromagnétique doté d'une bobine sans cadre constituée d'un ruban d'aluminium enroulé sur un bord a été utilisé comme haut-parleur (pilote). Le diaphragme du pilote était constitué d'un dôme en aluminium orienté vers le bas. Même alors, la caméra pré-corne et le corps dit Wente ont été utilisés (nous en parlerons plus en détail plus tard). Le premier modèle 555/55W produit commercialement (marque "Western Electric") a été largement utilisé dans les cinémas dans les années 30.

Une étape importante vers l'élargissement de la gamme vers les basses fréquences a été l'invention de P. Voigt (Angleterre), où il a été proposé pour la première fois d'utiliser des pavillons «pliés», largement utilisés aujourd'hui. Les premiers modèles complexes de pavillons basse fréquence courbés pour des systèmes acoustiques de haute qualité ont été développés par Paul Klipsh en 1941 et ont été appelés Klipschhorn. Sur la base de ce modèle avec un pavillon, l'entreprise produit toujours des systèmes acoustiques de haute qualité.

Il convient de noter qu'en Russie, les premiers échantillons de haut-parleurs à pavillon ont été créés en 1929 (ingénieurs A.A. Kharkevich et K.A. Lomagin). Déjà en 1930-31, de puissants haut-parleurs à pavillon jusqu'à 100 W avaient été développés pour sonoriser les places Rouges et du Palais.

Actuellement, le champ d'application des haut-parleurs à pavillon est extrêmement large et comprend les systèmes de sonorisation pour les rues, les stades, les places, les systèmes de sonorisation dans diverses pièces, les moniteurs de studio, les systèmes de portail, les systèmes domestiques de haute qualité, les systèmes de sonorisation, etc.

Raisons La diffusion des haut-parleurs à pavillon est principalement due au fait qu'ils sont plus efficaces, leur efficacité est de 10 à 20 % ou plus (dans les haut-parleurs conventionnels, l'efficacité est inférieure à 1 à 2 %) ; De plus, l'utilisation de pavillons rigides permet la formation d'une caractéristique de directivité donnée, ce qui est très important lors de la conception de systèmes de sonorisation.

Comment ils fonctionnent Tout d’abord, le haut-parleur à pavillon (RG) est un transformateur d’impédance acoustique. L'une des raisons de la faible efficacité du rayonnement direct GG est la grande différence de densité entre le matériau du diaphragme et l'air, et donc la faible résistance (impédance) du milieu aérien aux vibrations du haut-parleur. Un haut-parleur à pavillon (grâce à l'utilisation d'un pavillon et d'une chambre de pré-avertisseur) crée une charge supplémentaire sur le diaphragme, ce qui offre de meilleures conditions d'adaptation d'impédance et augmente ainsi la puissance acoustique rayonnée. Cela permet d'obtenir une large plage dynamique, une distorsion non linéaire plus faible, une meilleure distorsion transitoire et de fournir moins de charge sur l'amplificateur. Cependant, lors de l'utilisation de haut-parleurs à pavillon, des problèmes spécifiques se posent : pour émettre des basses fréquences, il est nécessaire d'augmenter considérablement la taille du pavillon, de plus, des niveaux de pression acoustique élevés dans une petite chambre de pré-avertisseur créent des distorsions non linéaires supplémentaires, etc.

Classification: les haut-parleurs à pavillon peuvent être divisés en deux grandes classes : à col large et à col étroit. Les RG à col étroit se composent d'un haut-parleur à dôme spécialement conçu appelé haut-parleur, d'un pavillon et d'une chambre de pré-avertisseur (souvent avec un insert supplémentaire appelé déphaseur ou corps Wente). Les RG à col large utilisent une direct dynamique conventionnelle à haute puissance. -des têtes de haut-parleurs à rayonnement et un pavillon dont le diamètre de gorge est égal au diamètre de la tête.

De plus, ils peuvent être classés selon la forme de la corne : exponentiel, alambiqué, multicellulaire, bipolaire, radial, etc. Enfin, ils peuvent être divisés en lecture dans le domaine fréquentiel: basse fréquence (généralement effondrée), moyenne et haute fréquence, ainsi que domaines d'application dans les communications officielles (par exemple, les mégaphones), dans les équipements de concert et de théâtre (par exemple, dans les systèmes de portail), dans les systèmes de sonorisation, etc.

Notions de base sur l'appareil : Les principaux éléments d'un haut-parleur à pavillon à col étroit, illustrés à la Fig. 8.32, comprennent : un pavillon, une chambre de pré-avertisseur et un haut-parleur.

Corne - est un tuyau de section variable sur lequel le conducteur est chargé. Comme indiqué ci-dessus, il s’agit d’un type de conception acoustique. Sans décoration, le haut-parleur ne peut pas émettre de basses fréquences en raison de l'effet de court-circuit. Lors de l'installation d'un haut-parleur dans un écran infini ou dans un autre type de conception, la puissance acoustique émise par celui-ci dépend de la composante active de la résistance au rayonnement. Cancer=1/2v 2 Rizl. La composante réactive de la résistance au rayonnement détermine uniquement la masse d'air ajoutée. Aux basses fréquences, lorsque la longueur d'onde est supérieure à la taille de l'émetteur, une onde sphérique se propage autour de lui, tandis qu'aux basses fréquences le rayonnement est faible, la réactance prédomine. , à mesure que la fréquence augmente, la résistance active augmente, ce qui dans l'onde sphérique est égale à R.izl=  cS(ka) 2 /2 (dans une onde plane, il est plus grand et égal R.izl=  AvecS),S est l'aire de l'émetteur, a est son rayon, k est le nombre d'onde. Une particularité d'une onde sphérique est que la pression qu'elle contient diminue assez rapidement proportionnellement à la distance. p~1/r. Il est possible de fournir un rayonnement à basses fréquences (c'est-à-dire d'éliminer l'effet de court-circuit) et de rapprocher la forme d'onde d'une forme d'onde plus plate si l'émetteur est placé dans un tuyau dont la section augmente progressivement. Ce tuyau s'appelle embouchure

Le trou d'entrée du cornet dans lequel se trouve l'émetteur est appelé gorge, et la sortie émettant du son dans l'environnement est bouche.Étant donné que le cornet doit augmenter la charge sur le diaphragme, la gorge doit avoir un petit rayon (surface) pour qu'une transformation d'énergie efficace se produise. Mais en même temps, il doit avoir un diamètre de bouche suffisamment grand, car dans les tuyaux étroits, où la longueur d'onde est supérieure au rayon de sortie -a-, (c'est-à-dire que la condition >8a est remplie), la majeure partie de l'énergie est réfléchie, créant des ondes stationnaires, ce phénomène est utilisé dans la musique instruments à vent. Si l'ouverture du tuyau devient plus grande (<a/3),то Rизл приближается к сопротивлению воздушной среды и волна беспрепятственно излучается в окружающее пространство устьем рупора.

Forme du générateur le cornet doit être choisi de manière à réduire la "diffusion" de l'énergie, c'est-à-dire une diminution rapide de la pression acoustique transforme donc la forme sphérique du front d'onde pour qu'il se rapproche d'une onde plane, ce qui augmente la résistance au rayonnement (dans une onde plane, elle est plus élevée que dans une onde sphérique) et réduit le taux de diminution de la pression ; de plus, le choix de la forme de la génératrice permet de concentrer l'énergie sonore sous un angle donné, c'est-à-dire qu'elle forme la caractéristique de directivité.

Ainsi, la corne doit avoir une petite taille de gorge et la section transversale au niveau de la gorge doit augmenter lentement, tandis que la taille de la bouche doit être augmentée. Pour obtenir des bouches de grande taille avec une longueur axiale acceptable de la corne, le taux d'augmentation de la section transversale de la corne doit augmenter à mesure que la surface de la section transversale augmente (Fig. 8.33). Cette exigence est satisfaite, par exemple, par la forme exponentielle du cornet :

Sx=S 0 e  x , (8.2)

où So est la section transversale de la gorge de la corne ; Sx est la section transversale de la corne à une distance arbitraire x de la gorge ;  est un indicateur de l’expansion de la corne. L’unité de  est 1/m. L'indice d'expansion du cornet est une valeur mesurée par la variation de la section transversale du cornet par unité de sa longueur axiale. Un cornet exponentiel est représenté sur la Fig. 2, où il est montré que la longueur axiale du cornet dL correspond à un changement relatif constant de la section transversale. L'analyse des processus ondulatoires se produisant dans un cornet exponentiel montre que la résistance au rayonnement auquel le radiateur est chargé dépend de la fréquence (Fig. 8.34). Il résulte du graphique que dans un cornet exponentiel, le processus ondulatoire n'est possible que si la fréquence d'oscillation de l'émetteur dépasse une certaine fréquence appelée critique(fcr). En dessous de la fréquence critique, la composante active de la résistance au rayonnement du cornet est nulle, la résistance est purement réactive et égale à la résistance d'inertie de la masse d'air dans le cornet. À partir d’une certaine fréquence, qui est environ 40 % supérieure à la fréquence critique, la résistance active du rayonnement dépasse la résistance réactive, de sorte que le rayonnement devient très efficace. Comme le montre le graphique de la figure 8.34, à des fréquences plus de quatre fois supérieures à la fréquence critique, la résistance au rayonnement reste constante. La fréquence critique dépend du taux d'expansion du cornet comme suit :  cr= s/2, Où Avec - vitesse du son. (8.3)

Si la vitesse du son dans l'air à une température de 20 degrés est de 340 m/sec, vous pouvez obtenir la relation suivante entre l'indicateur d'expansion du klaxon  et fréquence critique f cr (Hz) :  ~0,037f cr.

Non seulement la fréquence critique du cornet, et donc la réponse en fréquence de la résistance au rayonnement, mais aussi les dimensions du cornet dépendent de l'indice d'expansion du cornet. La longueur axiale du cornet peut être déterminée à partir de la formule (1) à x=L comme suit :

L=1/  En S je /S 0 (8.4)

De l'expression (3) on peut tirer la conclusion suivante : puisque pour réduire la fréquence critique du cornet, il faut réduire l'indice d'expansion du cornet (2), la longueur axiale du cornet L doit ainsi augmenter. Cette dépendance constitue le principal problème lié à l'utilisation de haut-parleurs à pavillon dans les systèmes de haut-parleurs de haute qualité et constitue la raison de l'utilisation de pavillons « roulés ». Il convient de souligner que lors de la construction d'un graphique de la résistance au rayonnement d'un cornet exponentiel (Fig. 8.36), la réflexion des ondes de la bouche vers le cornet, qui se produit toujours partiellement pour les cornes de longueur finie, n'est pas prise en compte. . Les ondes stationnaires qui en résultent créent certaines fluctuations dans les valeurs de résistance aux radiations. La réflexion du son provenant de l’embouchure du klaxon se produit uniquement dans la région des basses fréquences. À mesure que la fréquence augmente, les propriétés acoustiques du milieu (dans le pavillon et à l'extérieur du pavillon) s'égalisent, le son n'est pas réfléchi dans le pavillon et l'impédance acoustique d'entrée du pavillon reste presque constante.

Caméra pré-corne : Etant donné que la puissance acoustique rayonnée d'un haut-parleur dépend de la résistance active du rayonnement et de la vitesse d'oscillation de l'émetteur, pour l'augmenter dans les haut-parleurs à pavillon à col étroit, on utilise le principe de transformation acoustique des forces et des vitesses, pour lequel les dimensions de le col du cornet 2 est réduit plusieurs fois par rapport aux dimensions de l'émetteur 1 (Fig. 8.35). Le volume résultant entre le diaphragme et la gorge du cornet 3 est appelé chambre pré-corne. Nous pouvons conditionnellement imaginer la situation dans la chambre de pré-corne comme les oscillations d'un piston chargé sur un tuyau large de surface S 1, qui se transforme en un tuyau étroit S 0 (Fig. 8.35 si le diaphragme du piston était chargé uniquement sur un). tuyau large avec une surface égale à la surface du diaphragme (corne à col large), alors sa résistance aux radiations serait égale R.izl= AvecS 1 , et la puissance acoustique émise par celui-ci serait approximativement égale à Ra = 1/2R izl v 1 2 =1/2  AvecS 1 v 1 2 (ces relations ne sont strictement valables que pour une onde plane, mais peuvent être appliquées dans ce cas sous certaines hypothèses.) Lors de l'installation d'un diaphragme dans la chambre pré-corne, c'est-à-dire lorsqu'il est chargé sur le deuxième tuyau avec une entrée étroite, une résistance supplémentaire (impédance) aux vibrations du diaphragme apparaît (en raison de l'onde réfléchie apparaissant à la jonction des deux tuyaux). La valeur de cette impédance est Z L (mentionnée). jusqu'au point d'entrée dans le deuxième tuyau, c'est-à-dire à x = L ) peut être déterminée à partir des considérations suivantes : si l'on suppose que l'air dans la chambre du pré-corne est incompressible, alors la pression p créée dans la chambre sous l'action de force F 1 sur un piston (diaphragme) de surface S 1, est transmis à l'air dans la gorge du cornet et détermine la force F 0 , agissant dans la gorge d'un embout buccal avec une zone S 0 :

p=F 1 /S 1 , F 0 =pS 0 (8.5).

De là on obtient les relations suivantes : F 1 /S 1 =F 0 /S 0 , F 1 /F 0 =S 1 /S 0 . Le rapport entre la surface de l'émetteur et la surface de la gorge du cornet S 1 / S 0 est appelé coefficient de transformation acoustique et est désigné p. Le rapport des forces peut donc être représenté comme suit : F 1 =nF 0 . A partir de la condition d'égalité des vitesses volumétriques du diaphragme et de l'air à l'embouchure du cornet (c'est-à-dire de la condition de maintien du volume d'air déplacé par le diaphragme lors des déplacements depuis la chambre du pré-corne), les relations suivantes sont obtenu : S 1 v 1 = S 0 v 0 ou : v 0 /v 1 =S 1 /S 0 =n.

(8.6).<. V 0), значит, она испытывает большее сопротивление среды при колебаниях. Значение Z L в таком случае (учитывая, что импеданс по определению есть отношение силы к скорости колебаний Z L =F 1 /v 1) будут равны с учетом соотношений (8.5)и (8.6): Z L =F 1 /v 1 =S 1 p/v 1 =S 1 p/{v 0 S 0 /S 1 }=(S 1 2 /S 0 2)S 0 p/v 0 . (8.7)

Les relations obtenues permettent de tirer la conclusion suivante : le diaphragme, sous l'influence d'une force plus importante (F 1 > F 0), oscille à une vitesse plus faible (V 1

Si le piston se trouvait à l'entrée d'un tuyau étroit, alors sa résistance serait égale à Rizl=cS 0, tandis que par définition Rizl=F 0 /v 0 =S 0 p/v 0, c'est-à-dire S 0 p/v 0 =сS 0 , en substituant cette expression dans la formule (8.7), nous obtenons : Z L 1 2 /S 0 2 =(S 0  Avec)S 1 /S 0 ) S 1  =(S

Avec. (8.8) Cette multiplication de l'impédance сS 0 par un coefficient 1 2 /S 0 2 ) (S.

équivaut à l'utilisation d'une sorte de transformateur abaisseur, comme on peut le voir dans le circuit électrique équivalent correspondant (Fig. 8.37)

Ainsi, si, en présence de résistance supplémentaire, la puissance acoustique rayonnée augmente et est égale à : Ra=1/2 Z =1/2  AvecS 1 v 1 2 (S 1 /S 0 ). (8.9)

Ainsi, l'utilisation de la transformation acoustique due à la chambre pré-corne permet d'augmenter la puissance acoustique de (S 1 / S 0) fois, ce qui augmente considérablement l'efficacité de fonctionnement du haut-parleur à pavillon. La valeur du coefficient de transformation acoustique est limitée, puisqu'elle dépend de la surface de l'émetteur (S 1) et de la surface de la gorge du cornet (So). Une augmentation de la surface de l'émetteur est associée à une augmentation de sa masse. Un émetteur de grande masse a une résistance inertielle élevée aux hautes fréquences, qui devient comparable à la résistance aux radiations. De ce fait, aux hautes fréquences la vitesse d’oscillation diminue, et donc la puissance acoustique. Le coefficient de transformation acoustique augmente à mesure que la zone de gorge du cornet diminue, mais cela est également acceptable dans certaines limites, car conduit à une augmentation des distorsions non linéaires. Typiquement, le coefficient de transformation acoustique est choisi entre environ 15 et 20.

L'efficacité d'un haut-parleur à pavillon peut être estimée approximativement à l'aide de la formule : Efficacité = 2R E R. ET /(R E +R ET ) 2 x100%, (8.10)

où R E est la résistance active de la bobine mobile, R ET = S 0 (BL) 2 /cS 1 2, où B est l'induction dans l'espace, L est la longueur du conducteur. L'efficacité maximale de 50 % est atteinte lorsque R E = R ET, ce qui ne peut pas être atteint en pratique.

Les distorsions non linéaires dans les pavillons GG sont déterminées à la fois par des raisons ordinaires qui surviennent dans les têtes de haut-parleurs : interaction non linéaire de la bobine acoustique avec le champ magnétique, flexibilité non linéaire de la suspension, etc., et par des raisons particulières, à savoir une pression élevée dans la gorge. du cornet et les effets thermodynamiques commencent à se faire sentir, ainsi qu'une compression d'air non linéaire dans la chambre du pré-corne.

Émetteur, qui est utilisé pour les haut-parleurs à pavillon est un haut-parleur électrodynamique conventionnel. Pour les pavillons à col large (sans chambre de pré-cornet), il s'agit d'un puissant haut-parleur basse fréquence. Les pavillons à col large sont maintenant utilisés comme conception basse fréquence dans un certain nombre de. conceptions d'unités acoustiques, par exemple Genelek (cette technologie est appelée guide d'onde TL), systèmes de sonorisation à portail, etc.

Les haut-parleurs à pavillon à gorge étroite utilisent des types spéciaux de haut-parleurs électrodynamiques (communément appelés conducteurs Un exemple de conception est présenté sur la figure 8.32. En règle générale, ils ont un diaphragme en forme de dôme en matériaux durs (titane, béryllium, feuille d'aluminium, fibre de verre imprégnée, etc.), réalisé avec une suspension (ondulation sinusoïdale ou tangentielle). Une bobine acoustique est fixée au bord extérieur de celui-ci. le diaphragme (cadre en feuille d'aluminium ou en papier rigide avec deux ou quatre couches d'enroulement). La suspension est fixée avec un anneau spécial sur la bride supérieure du circuit magnétique. Un revêtement anti-interférence (corps Wente) est installé au dessus du diaphragme - lentille acoustique pour aligner les déphasages des ondes acoustiques émises par différentes parties du diaphragme. Certains modèles haute fréquence utilisent des diaphragmes annulaires spéciaux.

Pour analyser le fonctionnement des haut-parleurs à pavillon dans la région des basses fréquences, la méthode des analogies électromécaniques est utilisée. Les méthodes de calcul utilisent principalement la théorie de Thiele-Small, sur laquelle reposent les méthodes de calcul des haut-parleurs à cône conventionnels. En particulier, la mesure des paramètres Thiele-Small pour le haut-parleur permet d'évaluer la forme de la réponse en fréquence des haut-parleurs à pavillon basse fréquence. La figure 8.37 montre la forme de la réponse en fréquence, où les fréquences d'inflexion de la courbe sont déterminées comme suit : f LC =(Q ts)f s /2 ; f HM = 2f s / Q ts ;

f CVC =R e / L e ; f HC =(2Q ts)f s V as /V fs ; où Q ts est le facteur de qualité global f s \fréquence de résonance de l'émetteur ; R e , L e – résistance et inductance de la bobine mobile, V fs – volume équivalent, V as – volume de la chambre du pré-corne.Un calcul complet de la structure du champ sonore émis par les haut-parleurs à pavillon, incluant la prise en compte des processus non linéaires, est réalisé à l'aide de méthodes numériques (FEM ou BEM), par exemple à l'aide de progiciels :

http://www.sonicdesign.se/ ;http://www.users.bigpond.com/dmcbean/ ; http://melhuish.org/audio/horn.htm.Étant donné que l'une des tâches principales des haut-parleurs à pavillon est la formation d'une caractéristique de directivité donnée, ce qui est d'une importance fondamentale pour les systèmes de sonorisation à des fins diverses, une grande variété de

= formes de corne, les principaux étant les suivants :

=exponentiel des pavillons conçus pour lutter contre l'exacerbation des caractéristiques de directivité aux hautes fréquences (Fig. 8.38). Un pavillon sectionnel est constitué d'un certain nombre de petits pavillons reliés entre eux par des gorges et des bouches. Dans ce cas, leurs axes s'avèrent être déployés dans l'espace, bien que la directionnalité de chaque cellule devienne plus nette avec la fréquence, la directionnalité globale du groupe émetteur reste large.

=radial le cornet a une courbure différente selon différents axes (Fig. 8.39a, b). La largeur du diagramme de rayonnement est représentée sur la Fig. 8.43b, d'où on peut voir que dans le plan horizontal, elle est presque constante, dans le plan vertical. zone où il diminue. Ces types de pavillons sont utilisés dans les moniteurs de studio modernes, en outre, ils sont utilisés dans les systèmes de cinéma.

Pour étendre les caractéristiques de directivité des haut-parleurs à pavillon, ils sont également utilisés dissipateur acoustique lentilles (Fig. 8.40).

=diffraction le cornet (Fig. 8.41a, b) a une ouverture étroite dans un plan et une large ouverture dans l'autre. Dans un plan étroit, il présente un diagramme de rayonnement large et presque constant, dans un plan vertical, il est plus étroit. Des variantes de ces pavillons sont largement utilisées dans la technologie moderne de renforcement du son.

Corne couverture uniforme(après plusieurs années de recherche créées chez JBL), ils permettent de contrôler les caractéristiques de directivité dans les deux plans (Fig. 8.42a, c).

Forme spéciale cornes repliées utilisé pour créer des émetteurs basse fréquence Fig. 8.43. Les premiers systèmes de cinéma avec pavillon plié pour le cinéma ont été créés dans les années 30. Les pavillons roulés des haut-parleurs à col étroit et à col large sont désormais largement utilisés pour les unités de commande de haute qualité, pour les systèmes acoustiques puissants dans les équipements de concert et de théâtre, etc.

Il existe actuellement d'autres types de pavillons en production, tant pour les équipements de sonorisation que pour les équipements audio domestiques. Dans la pratique de l'enregistrement des grandes salles de concert, discothèques, stades, etc., des ensembles suspendus de haut-parleurs à pavillon appelés groupes.

Comme vous le savez, un haut-parleur peut être chargé en klaxon. Il existe deux modifications connues du dispositif à tête de cornet. Dans le premier d'entre eux, dit à col large, la gorge de la corne est directement adjacente au diffuseur de la tête. Du fait que la bouche a un diamètre supérieur au diamètre du diffuseur de la tête, la directionnalité d'un tel cornet est plus nette que la directionnalité de la tête. Par conséquent, l’énergie sonore est concentrée sur l’axe du pavillon et la pression acoustique augmente ici.

Dans la deuxième version (à col étroit), le cornet est relié au diaphragme (diffuseur) de la tête par l'intermédiaire d'une chambre de pré-corne, qui joue un rôle similaire à celui d'un transformateur d'adaptation électrique. Ici, la résistance mécanique du système mobile de la tête et de la gorge du cornet est constante, ce qui augmente la charge sur le diaphragme et, pour ainsi dire, augmente sa résistance aux radiations, ce qui augmente considérablement l'efficacité. Ainsi, cela permet d'obtenir une pression acoustique élevée.

Il existe de nombreux types de klaxons différents, mais pratiquement le plus souvent utilisé dans l'équipement ménager est un klaxon exponentiel dont la section varie selon la loi :

S = S 0 ∙ e βx ,

Où S 0 – zone de l'entrée du klaxon,

β – indice d'exposant.

Sur la fig. 1 montre différents profils de cornet :

Comme on peut le déduire de la formule ci-dessus, la section transversale d'un tel cornet augmente du même pourcentage pour chaque unité de sa longueur axiale. La valeur de cet incrément en pourcentage détermine la fréquence limite inférieure du klaxon. Sur la fig. La figure 2 montre la dépendance de l'incrément en pourcentage de la section transversale par 1 cm de longueur axiale sur la fréquence limite inférieure. Ainsi, par exemple, pour garantir que le pavillon reproduise la fréquence limite inférieure de 60 Hz, la surface de la section transversale doit augmenter de 2 % pour chaque 1 cm de sa longueur axiale. Cette dépendance peut également être représentée sous la forme de l'expression suivante :

f UAH = 6,25 ∙ 10 3 ∙ LG (0,01 k + 1)

Où k – incrément de la surface transversale, %.

Pour les basses fréquences (jusqu'à 500 Hz), cette expression se simplifie et prend la forme : f UAH = 27k

Si la corne est constituée d'une section carrée ou circulaire, alors le côté du carré ou le diamètre du cercle doit augmenter pour chaque 1 cm de longueur de la corne de √ k pour cent. S'il est constitué d'une section rectangulaire de hauteur constante, la largeur de la section du cornet doit alors augmenter dek pour cent pour chaque 1 cm de sa longueur.

Cependant, maintenir le pourcentage d'augmentation requis de la section efficace n'est pas encore suffisant pour une bonne reproduction des basses fréquences. Il est nécessaire d'avoir une surface suffisante de son exutoire - la bouche. Son diamètre (ou le diamètre d'un cercle égal) doit être :

D ≥ λ UAH / ∏ ≈ 110/f gr.n

Ainsi, pour une fréquence de coupure inférieure à 60 Hz, le diamètre de la bouche sera d'environ 1,8 m. Pour des fréquences de coupure inférieures, la taille de la bouche sera encore plus grande. De plus, la tête du pavillon, tout en reproduisant bien les basses fréquences (au-dessusf UAH ), ne reproduit pas assez bien une large gamme de fréquences. Dans ce contexte, il est conseillé d'avoir deux têtes de pavillon : une pour reproduire les basses fréquences et l'autre pour les hautes fréquences. Sur la fig. La figure 3 montre l'apparence et la coupe d'un tel haut-parleur avec deux têtes de pavillon et un bass reflex pour reproduire les fréquences ci-dessous.f UAH embouchure

L'utilisation de modèles de klaxon basse fréquence dans les locaux résidentiels est limitée par la taille de la pièce. Cependant, si une telle possibilité existe, le calcul du cornet doit alors commencer par spécifier la zone de la bouche à la fréquence limite inférieure sélectionnée, en réduisant la section transversale de pour cent pour chaque 1 cm de longueur axiale jusqu'à ce qu'une section transversale soit obtenue. une surface de section égale à la surface du diffuseur de tête est atteinte. Dans le même temps, afin d'accoupler la tête avec une corne à col large, la corne doit avoir une section transversale de même forme, c'est-à-dire ronde ou elliptique. Pour les cornes à col étroit, l'identité de la forme de la section transversale et du diaphragme de la tête n'est pas nécessaire, puisque la gorge et le diaphragme sont articulés à travers la chambre pré-corne. A noter que la hauteur de la chambre doit être nettement supérieure à l'amplitude des oscillations du système mobile de la tête afin d'éviter l'apparition de fortes distorsions non linéaires dues à l'asymétrie de déformation du volume d'air dans la chambre. Cependant, si la hauteur du pré-corne est trop élevée, la reproduction des hautes fréquences est altérée.

Parfois, afin de réduire les dimensions globales des haut-parleurs, on utilise des pavillons roulés dont les différentes conceptions sont illustrées à la Fig. 4. Les cornes roulées sont calculées presque de la même manière que les cornes ordinaires. Lors du calcul du profil, il est nécessaire de s'assurer qu'aux points de transition (courbures du genou), il n'y a pas de changements brusques de sections provoquant des irrégularités dans la réponse en fréquence.

Une antenne cornet est une structure constituée d’un guide d’ondes radio et d’un cornet métallique. Ils ont un large éventail d'applications et sont utilisés dans les équipements de mesure et comme appareil indépendant.

Qu'est-ce que c'est

Une antenne cornet est un dispositif composé d’un guide d’ondes à extrémité ouverte et d’un radiateur. De forme, ces antennes sont sectorielles H, sectorielles E, coniques et pyramidales. Les antennes sont à large bande, elles se caractérisent par un petit niveau de lobes. La conception du klaxon avec force est simple. L'amplificateur lui permet d'être de petite taille. Par exemple, les lentilles alignent la phase de l'onde et ont un effet positif sur les dimensions de l'appareil.

L'antenne ressemble à une cloche à laquelle est attaché un guide d'ondes. Le principal inconvénient du klaxon réside dans ses paramètres impressionnants. Afin de mettre une telle antenne en état de fonctionnement, elle doit être située à un certain angle. C'est pourquoi la corne est plus longue en longueur qu'en section transversale. Si nous essayions de construire une telle antenne d’un mètre de diamètre, elle serait plusieurs fois plus longue. Le plus souvent, ces dispositifs sont utilisés comme irradiateur à miroir ou pour entretenir les lignes de relais radio.

Particularités

Le diagramme de rayonnement d’une antenne cornet est la distribution angulaire de la puissance ou de la densité de flux d’énergie par unité d’angle. La définition signifie que l'appareil est à large bande, possède une ligne d'alimentation et un petit niveau de lobes arrière du schéma. Afin d’obtenir un rayonnement hautement directionnel, il est nécessaire d’allonger le cornet. Ce n’est pas très pratique et est considéré comme un inconvénient de cet appareil.

L'un des types d'antennes les plus modernisés comprend les cornes paraboliques. Leur principale caractéristique et avantage sont des lobes latéraux faibles, combinés à un diagramme de rayonnement étroit. D’un autre côté, les cornets paraboliques sont volumineux et lourds. Un exemple de ce type est l’antenne installée sur la station spatiale Mir.

En termes de propriétés et de caractéristiques techniques, les avertisseurs sonores ne diffèrent pas de ceux installés dans les téléphones portables. La seule différence est que ces derniers possèdent des antennes compactes et sont cachées à l’intérieur. Cependant, les antennes cornet miniatures peuvent être endommagées à l'intérieur d'un appareil mobile, il est donc recommandé de protéger la coque du téléphone avec un étui.

Espèces

Il existe plusieurs types d'antennes cornet :

pyramidal (réalisé en forme de pyramide tétraédrique à section rectangulaire, utilisé le plus souvent) ;
sectoriel (a un klaxon avec extension H ou E);
conique (réalisé sous la forme d'un cône de section ronde, émet des ondes polarisées circulairement);
ondulé (corne à large bande passante, faible niveau de lobes latéraux, utilisée pour les radiotélescopes, les antennes paraboliques et satellites) ;
corne-parabolique (combine un cornet et une parabole, a un diagramme de rayonnement étroit, des lobes latéraux faibles, fonctionne dans les relais radio et les stations spatiales).

L'étude des antennes cornet permet d'étudier leur principe de fonctionnement, de calculer les diagrammes de rayonnement et le gain de l'antenne à une certaine fréquence.

Comment ça marche

Les antennes de mesure en cornet tournent autour de leur propre axe, situé perpendiculairement au plan. Un détecteur spécial avec amplification est connecté à la sortie de l'appareil. Si les signaux sont faibles, une caractéristique courant-tension quadratique se forme dans le détecteur. Les ondes électromagnétiques sont créées par une antenne fixe dont la tâche principale est de transmettre des ondes cornet. Afin de supprimer la caractéristique directionnelle, celle-ci est retournée. Ensuite, les lectures sont prises à partir de l'appareil. L'antenne tourne autour de son axe et toutes les données modifiées sont enregistrées. Il est utilisé pour recevoir des ondes radio et des rayonnements ultra-hautes fréquences. L'appareil présente d'énormes avantages par rapport aux unités filaires, car il est capable de recevoir un grand volume de signal.

Où est-il utilisé ?

L'antenne cornet est utilisée comme appareil séparé et comme antenne pour les appareils de mesure, les satellites et autres équipements. Le degré de rayonnement dépend de l'ouverture du cornet de l'antenne. Elle est déterminée par la taille de ses surfaces. Cet appareil est utilisé comme irradiateur. Si la conception de l'appareil est combinée avec un réflecteur, on parle alors de klaxon-parabalique. Les unités amplifiées sont souvent utilisées pour les mesures. L'antenne est utilisée comme miroir ou comme source de faisceau.

La surface interne de la corne peut être lisse, ondulée et la génératrice peut avoir une ligne lisse ou courbe. Diverses modifications de ces dispositifs émetteurs sont utilisées pour améliorer leurs caractéristiques et leurs fonctionnalités, par exemple afin d'obtenir un schéma axisymétrique. S'il est nécessaire de corriger les propriétés directionnelles de l'antenne, des lentilles accélératrices ou décélératrices sont installées dans l'ouverture.

Paramètres

L'antenne cornet-parabolique est réglée dans la partie guide d'ondes à l'aide de schémas ou de broches. Si nécessaire, vous pouvez fabriquer vous-même un tel appareil. L'antenne appartient à la classe d'ouverture. Cela signifie que l'appareil, contrairement au modèle filaire, reçoit le signal à travers une ouverture. Plus le cornet de l’antenne est grand, plus elle recevra d’ondes. Le renforcement est facile à réaliser en augmentant la taille de l’unité. Ses avantages incluent le haut débit, la simplicité de conception et une excellente répétabilité. Les inconvénients sont que lors de la création d’une antenne, une grande quantité de consommables est nécessaire.

Pour fabriquer une antenne pyramidale de vos propres mains, il est recommandé d'utiliser des matériaux peu coûteux, tels que l'acier galvanisé, le carton durable, le contreplaqué en combinaison avec une feuille métallique. Il est possible de calculer les paramètres du futur appareil à l'aide d'un calculateur en ligne spécial. L'énergie reçue par le cornet pénètre dans le guide d'ondes. Si vous changez la position de la broche, l'antenne fonctionnera sur une large plage. Lors de la création d'un appareil, gardez à l'esprit que les parois intérieures du pavillon et du guide d'ondes doivent être lisses et que la cloche doit être rigide à l'extérieur.

Après l'époque des premiers gramophones, qui utilisaient universellement des haut-parleurs à pavillon, la popularité de ces derniers a fortement décliné en raison de leur taille relativement grande, de leur complexité de fabrication et donc de leur coût élevé. Malgré le fait qu'aujourd'hui les systèmes de pavillons à large bande ne sont utilisés que par quelques passionnés, la plupart des experts notent unanimement un certain nombre d'avantages sonores inhérents à ce type de haut-parleurs, notamment le haut degré de réalisme et de « présence ». L'article décrit brièvement l'histoire des haut-parleurs à pavillon, et plus en détail = les informations théoriques et pratiques nécessaires à une conception compétente. Des données sont fournies pour différents types de cornes.

Un pavillon exponentiel idéal est constitué d'un tube circulaire droit dont la section augmente de façon logarithmique avec la distance entre la gorge (où le haut-parleur est monté) et la bouche. Les notes graves les plus graves nécessitent une très grande surface de bouche (2 à 3 mètres carrés) et un cor lui-même d'au moins 6 m de long. En revanche, les notes les plus aiguës nécessitent un cor mesurant seulement dix centimètres. Pour cette raison, la plupart des systèmes de pavillons large bande comprennent de nombreux haut-parleurs individuels, chacun ayant une longueur et une zone de bouche appropriées. Pour accueillir ces combinaisons dans un baffle de taille raisonnable, les pavillons de basse et même de médium sont de section carrée et « roulés » de manière complexe. Malheureusement, les inévitables limitations et compromis provoqués par les écarts d’alignement axial et circulaire peuvent entraîner des changements majeurs dans la réponse en fréquence. L’art de concevoir un système de haut-parleurs de taille et de coût raisonnables consiste à ne pas sacrifier l’étonnant réalisme inhérent au pavillon idéal.

L'efficacité d'un système à pavillon est généralement de 30 à 50 % = une valeur très impressionnante comparée à 2 à 3 % pour un bass reflex et à moins de 1 % pour une conception fermée. Les principales raisons du manque de popularité des cornes sont leur taille et leur coût élevé. La taille totale de la section de basse, même repliée avec succès dans un coffret, sera bien plus grande qu'un bass reflex ou un caisson fermé avec une fréquence de coupure inférieure comparable.

Mais, bien que l'on rencontre parfois de curieuses conceptions de cornes droites de 6 m de long, d'excellents résultats peuvent être obtenus avec des cornes de taille plus convenable ; par exemple, un système complet peut être replié dans un boîtier d'un volume de seulement 150 à 200 litres, ce qui est déjà tout à fait acceptable pour une utilisation en intérieur. Le coût de fabrication du meuble est généralement considéré comme le principal obstacle, et à juste titre, puisque la quantité de travail nécessaire à la fabrication d'une corne pliée est nettement supérieure à celle des autres types de modèles. De plus, ce travail nécessite des interprètes hautement qualifiés et est mal adapté aux méthodes « en ligne ». Cependant, cela ne signifie en aucun cas que la construction d'une corne pliée dépasse les capacités d'un bricoleur qualifié, sans parler des professionnels, et c'est à eux que cet article s'adresse.

1.4. Haut-parleurs

Classification des haut-parleurs : selon le mode d'émission sonore, selon la largeur de la bande de fréquence de fonctionnement, selon le principe de fonctionnement. Principales caractéristiques de fonctionnement des haut-parleurs : résistance électrique totale, puissance électrique (nominale et plaque signalétique), caractéristiques de réponse en fréquence. .

Un haut-parleur est un appareil qui convertit un signal sonore électrique à l'entrée en un signal acoustique audible à la sortie. Pour garantir une qualité appropriée, le haut-parleur doit fonctionner de manière bruyante et efficace - reproduire le signal sonore dans les plages de dynamique (audible) (85-120 dB) et de fréquence (200-5 000 Hz) autorisées.

Les haut-parleurs ont les applications les plus larges dans diverses sphères de l'activité humaine : dans l'industrie, les transports, les sports, la culture et les services aux consommateurs. Par exemple, dans l'industrie, les haut-parleurs sont utilisés pour assurer la communication par sonorisation (PAC), dans les transports - pour les communications d'urgence, les annonces, dans la sphère domestique - pour les alertes de radiomessagerie, ainsi que pour les diffusions de musique de fond. Dans le domaine de la culture et du sport, les plus utilisés sont les systèmes acoustiques professionnels conçus pour un accompagnement musical d'événements de haute qualité. Les systèmes de support sonore (SSS) sont construits sur la base de tels systèmes. Les haut-parleurs sont activement utilisés dans un large éventail de mesures organisationnelles visant à protéger la population : dans le domaine de la sécurité - dans les systèmes d'alerte et de contrôle d'évacuation (SAEC), dans le domaine de la protection civile - dans les systèmes d'alerte locaux (LSS) et sont destinés à avertissement direct (sonore) des personnes en cas d'incendie et de situations d'urgence.

2. Haut-parleurs à transformateur

Haut-parleurs à transformateur - les haut-parleurs avec transformateur intégré sont les derniers éléments exécutifs des systèmes de diffusion câblés, sur la base desquels sont construits les systèmes d'avertissement d'incendie, les systèmes d'avertissement locaux et les systèmes de sonorisation. Dans de tels systèmes, le principe de l'adaptation du transformateur est mis en œuvre, dans lequel un haut-parleur séparé ou une ligne avec plusieurs haut-parleurs est connecté à la sortie haute tension de l'amplificateur de diffusion. La transmission du signal dans une ligne haute tension vous permet de maintenir la quantité de puissance transmise en réduisant la composante actuelle, minimisant ainsi les pertes sur les fils. Dans un haut-parleur à transformateur, il y a 2 étapes de conversion. Au premier étage, un transformateur est utilisé pour réduire la tension du signal électrique audio haute tension ; au deuxième étage, le signal électrique est converti en un signal sonore acoustique audible.

L’illustration montre l’arrière d’un haut-parleur à transformateur mural. Le haut-parleur à transformateur se compose des éléments suivants :

Le boîtier du haut-parleur, selon l'application, peut être constitué de divers matériaux, dont le plus répandu aujourd'hui est le plastique ABC. Le boîtier est nécessaire pour faciliter l'installation du haut-parleur, protéger les parties actives de la poussière et de l'humidité, améliorer les caractéristiques acoustiques et former le modèle de directivité (NDP) requis.

Le transformateur abaisseur est conçu pour abaisser la tension haute tension de la ligne d'entrée (15/30/60/120 V ou 25/75/100 V) à la tension de fonctionnement du convertisseur électrodynamique (haut-parleur). L'enroulement primaire d'un transformateur peut contenir plusieurs prises (par exemple, pleine puissance, 2/3 de puissance, 1/3 de puissance), permettant à la puissance de sortie de varier. Les prises sont repérées et connectées aux borniers. Ainsi, chacune de ces prises a sa propre impédance (r, Ohm) - réactance (de l'enroulement primaire du transformateur) en fonction de la fréquence. En choisissant (connaissant) la valeur de l'impédance, vous pouvez calculer la puissance (p, W) du haut-parleur à différentes tensions (u, V) de la ligne de diffusion d'entrée, comme :

p = vous 2 / r

Le bornier permet de connecter facilement la ligne de diffusion à diverses prises de l'enroulement primaire du haut-parleur du transformateur.

Le haut-parleur est un dispositif permettant de convertir un signal électrique à l'entrée en un signal acoustique audio (audible) à la sortie. Se connecte à l'enroulement secondaire du transformateur abaisseur. Dans un haut-parleur à pavillon, le rôle de haut-parleur est joué par un haut-parleur rigidement fixé au pavillon.

3. Dispositif haut-parleur

Le haut-parleur (transducteur électrodynamique) est un haut-parleur qui convertit un signal électrique à l'entrée en ondes sonores à la sortie à l'aide d'un diaphragme mobile mécanique ou d'un système de diffuseur (voir figure, photo prise sur Internet).

L'unité de travail principale d'un haut-parleur électrodynamique est un diffuseur, qui convertit les vibrations mécaniques en vibrations acoustiques. Le cône du haut-parleur est entraîné par une force agissant sur une bobine qui lui est fixée rigidement et située dans un champ magnétique radial. Un courant alternatif circule dans la bobine, correspondant au signal audio que le haut-parleur doit reproduire. Le champ magnétique dans le haut-parleur est créé par un aimant permanent en anneau et un circuit magnétique composé de deux brides et d'un noyau. La bobine, sous l'influence de la force Ampère, se déplace librement dans l'espace annulaire entre le noyau et la bride supérieure, et ses vibrations sont transmises au diffuseur, qui à son tour crée des vibrations acoustiques se propageant dans l'air.

4. Dispositif de haut-parleur à klaxon

Le haut-parleur à pavillon est le moyen (principal actif) de reproduction du signal audio-acoustique dans les plages de fréquence et dynamiques autorisées. Les caractéristiques du klaxon sont la fourniture d'une pression acoustique élevée en raison d'un angle d'ouverture limité et d'une plage de fréquences relativement étroite. Les haut-parleurs à pavillon sont principalement utilisés pour les annonces vocales et sont largement utilisés dans les endroits où les niveaux de bruit sont élevés - parkings souterrains, gares routières. Un son hautement concentré (étroitement dirigé) leur permet d'être utilisés sur les chemins de fer. stations, dans les métros. Le plus souvent, les haut-parleurs à pavillon sont utilisés pour sonder des zones ouvertes - parcs, stades.

Un haut-parleur à pavillon (klaxon) est un élément d'adaptation entre le conducteur (émetteur) et l'environnement. Le haut-parleur, relié rigidement au klaxon, convertit le signal électrique en énergie sonore, qui est reçue et amplifiée dans le klaxon. L'énergie sonore à l'intérieur du pavillon est amplifiée grâce à une forme géométrique spéciale qui fournit une forte concentration d'énergie sonore. L'utilisation d'un canal concentrique supplémentaire dans la conception permet de réduire considérablement la taille du cornet tout en conservant les caractéristiques de qualité.

Le klaxon se compose des parties suivantes (voir figure, photo prise sur Internet) :

diaphragme métallique (a);
bobine mobile ou sonnerie (b);
aimant cylindrique (c);
pilote de compression (d);
canal ou projection concentrique (e) ;
mégaphone ou clairon (f).

Un haut-parleur à pavillon fonctionne de la manière suivante : un signal sonore électrique est envoyé à l'entrée d'un pilote de compression (d), qui le convertit en signal acoustique à la sortie. Le haut-parleur est (rigidement) fixé au klaxon (f) offrant une pression sonore élevée. Le haut-parleur est constitué d'un diaphragme métallique rigide (a) entraîné (excité) par une bobine mobile (bobine ou anneau b) enroulée autour d'un aimant cylindrique (c). Le son dans ce système se propage depuis le haut-parleur en passant par un canal concentrique (e), est amplifié de manière exponentielle dans le klaxon (f), puis va vers la sortie.

REMARQUE : Dans diverses publications et selon le contexte, les noms suivants pour le klaxon peuvent être trouvés : mégaphone, clairon, haut-parleur, réflecteur, trompette.

5. Connexion des haut-parleurs du transformateur

Dans les systèmes de diffusion, l'option la plus courante est celle où plusieurs haut-parleurs à transformateur doivent être connectés à un amplificateur de diffusion, par exemple pour augmenter le volume ou la zone de couverture.

Si vous disposez d'un grand nombre d'enceintes, il est plus pratique de les connecter non pas directement à l'amplificateur, mais à une ligne, qui à son tour est connectée à l'amplificateur ou au commutateur (voir figure).

La longueur de ces lignes peut être assez longue (jusqu'à 1 km). Plusieurs de ces lignes peuvent être connectées à un seul amplificateur et les règles suivantes doivent être respectées :

RÈGLE 1: Les haut-parleurs transformateurs sont connectés à l’amplificateur de diffusion (uniquement) en parallèle.

RÈGLE 2: La puissance totale de tous les haut-parleurs connectés à l'amplificateur de diffusion (y compris via le module relais) ne doit pas dépasser la puissance nominale de l'amplificateur de diffusion.

Pour plus de commodité et de fiabilité de connexion, il est nécessaire d'utiliser des borniers spéciaux.

6. Classification des haut-parleurs

Une classification possible des haut-parleurs est présentée sur la figure.

Les haut-parleurs pour systèmes de sonorisation peuvent être classés dans les catégories suivantes :

Par domaine d'application,
Selon les caractéristiques,
Par conception.

7. Domaine d'application des haut-parleurs

Les haut-parleurs ont un large éventail d'applications : des haut-parleurs utilisés dans des espaces intérieurs calmes aux haut-parleurs utilisés dans des espaces ouverts bruyants, en fonction des caractéristiques acoustiques - des annonces vocales aux diffusions de musique de fond.

Selon les conditions de fonctionnement et le domaine d'application, les haut-parleurs peuvent être divisés en 3 groupes principaux :

Haut-parleurs d'intérieur – utilisés pour une utilisation dans des espaces clos. Ce groupe d'enceintes se caractérise par un faible degré de protection (IP-41).
Haut-parleurs externes – utilisés pour une utilisation dans des espaces ouverts. De tels haut-parleurs sont parfois appelés haut-parleurs d'extérieur. Ce groupe d'enceintes se caractérise par un degré de protection élevé (IP-54).
Les haut-parleurs antidéflagrants (antidéflagrants) sont utilisés pour une utilisation dans des zones explosives ou dans des zones à forte teneur en substances agressives (explosive). Ce groupe d'enceintes se caractérise par un degré de protection élevé (IP-67). De tels haut-parleurs sont utilisés dans les industries pétrolières et gazières, dans les centrales nucléaires, etc.

Chacun des groupes peut être associé à une classe (degré) correspondante de protection IP. Le degré de protection s'entend comme une méthode qui limite l'accès aux pièces sous tension et mécaniques dangereuses, la pénétration d'objets solides et (ou) d'eau dans la coque.

Le degré de protection de l'enceinte des équipements électriques est marqué à l'aide de la marque internationale de protection (IP) et de deux chiffres, dont le premier signifie la protection contre la pénétration d'objets solides, le second contre la pénétration d'eau.

Les degrés de protection les plus courants pour les haut-parleurs sont :

IP-41 où : 4 – Protection contre les corps étrangers de taille supérieure à 1 mm ; 1 – L’eau qui goutte verticalement ne doit pas gêner le fonctionnement de l’appareil. Les haut-parleurs de cette classe sont le plus souvent installés dans des espaces clos.
IP-54 où : 5 – Protection contre la poussière, dans laquelle une certaine quantité de poussière peut pénétrer à l'intérieur, mais cela ne doit pas gêner le fonctionnement de l'appareil ; 4 – Les éclaboussures. Protection contre les éclaboussures tombant dans toutes les directions. Les haut-parleurs de cette classe sont le plus souvent installés dans des espaces ouverts.
IP-67 où : 6 – Etanchéité à la poussière, dans laquelle la poussière ne doit pas pénétrer dans l'appareil, protection complète contre les contacts ; 7 – Lors d'une immersion de courte durée, l'eau ne doit pas pénétrer en quantité susceptible de gêner le fonctionnement de l'appareil. Les haut-parleurs de cette classe sont installés dans des endroits soumis à des influences critiques. Il existe également des degrés de protection plus élevés.

8. Caractéristiques des enceintes

Les haut-parleurs, en fonction du domaine d'application et de la classe de tâches à résoudre, peuvent en outre être classés selon les critères suivants :

par la largeur de la réponse amplitude-fréquence (AFC) ;
par largeur de diagramme de rayonnement (WPD) ;
par niveau de pression acoustique.

8.1 Classification des haut-parleurs par largeur de réponse en fréquence

Selon la largeur de la réponse en fréquence, les haut-parleurs peuvent être divisés en bande étroite, dont les bandes sont uniquement suffisantes pour reproduire les informations vocales (de 200 Hz à 5 kHz) et en bande large (de 40 Hz à 20 kHz), utilisée pour reproduisant non seulement la parole, mais aussi la musique.

La réponse en fréquence d'un haut-parleur en termes de pression acoustique est une dépendance graphique ou numérique du niveau de pression acoustique sur la fréquence du signal développé par le haut-parleur en un certain point du champ libre, situé à une certaine distance du centre d'exploitation. à une valeur de tension constante aux bornes du haut-parleur.

Selon la largeur de la réponse en fréquence, les haut-parleurs peuvent être à bande étroite ou à large bande.

Les haut-parleurs à bande étroite se caractérisent par une réponse en fréquence limitée et sont généralement utilisés pour reproduire des informations vocales dans la plage de 200 à 400 Hz - une voix masculine grave, à 5...9 kHz - une voix féminine aiguë.

Les haut-parleurs à large bande se caractérisent par une large réponse en fréquence. La qualité sonore d'un haut-parleur est déterminée par l'ampleur de l'irrégularité de la réponse en fréquence - la différence entre les valeurs maximales et minimales des niveaux de pression acoustique dans une plage de fréquences donnée. Pour garantir une bonne qualité, cette valeur ne doit pas dépasser 10 %.

8.2 Classification des haut-parleurs selon la largeur du diagramme de rayonnement

La largeur du diagramme de directivité (DPW) est déterminée par le type et la conception du haut-parleur et dépend largement de la plage de fréquences.

Les haut-parleurs avec un PDP étroit sont appelés hautement directionnels (par exemple, haut-parleurs à pavillon, projecteurs). L’avantage de ces haut-parleurs réside dans leur pression acoustique élevée.

Les haut-parleurs avec un NDP large sont appelés larges directionnels (par exemple, les systèmes acoustiques, les colonnes sonores, les haut-parleurs d'armoire).

8.3 Classification des haut-parleurs par pression acoustique

Les haut-parleurs se distinguent classiquement par leur niveau de pression acoustique.

Le niveau de pression acoustique SPL (Sound Pressure Level) est la valeur de pression acoustique mesurée sur une échelle relative, rapportée à une pression de référence de 20 μPa, correspondant au seuil d'audition d'une onde sonore sinusoïdale de fréquence 1 kHz. La valeur SPL appelée sensibilité du haut-parleur (mesurée en décibels, dB) doit être distinguée du niveau de pression acoustique (maximum), max SPL, qui caractérise la capacité du haut-parleur à reproduire le niveau supérieur de la plage dynamique déclarée sans distorsion. Ainsi, la pression acoustique d'un haut-parleur (dans les passeports désignée par maxSPL) est autrement appelée volume du haut-parleur et est la somme de sa sensibilité (SPL) et de sa puissance électrique (plaque signalétique) (P, W), convertie en décibels (dB), selon à la règle des « dix logarithmes » :

maxSPL = SPL + 10Lg(P)

De cette formule, il ressort clairement qu'un niveau de pression acoustique élevé ou faible (louness) ne dépend en grande partie pas de sa puissance électrique, mais de la sensibilité déterminée par le type de haut-parleur.

En règle générale, les haut-parleurs d'intérieur ont un SPL maximum ne dépassant pas 100 dB, tandis que la pression acoustique, par exemple, des haut-parleurs à pavillon peut atteindre 132 dB.

8.4 Classification des enceintes par conception

La conception des haut-parleurs pour les systèmes de diffusion varie. Dans le cas le plus général, les haut-parleurs peuvent être divisés en haut-parleurs en armoire (avec un haut-parleur électrodynamique) et en haut-parleurs à pavillon. Les haut-parleurs d'armoire, quant à eux, peuvent être divisés en haut-parleurs de plafond et de mur, à mortaise et suspendus. Les haut-parleurs à pavillon peuvent différer par la forme de l'ouverture - ronde, rectangulaire, le matériau - plastique, aluminium.

Un exemple de classification des enceintes par conception est donné dans l'article « Caractéristiques de conception des enceintes ROXTON ».

9. Emplacement des enceintes

L'un des problèmes urgents est le choix correct du type et de la quantité. Avec le bon schéma de placement des enceintes, vous pouvez obtenir de bons résultats : haute qualité sonore, intelligibilité de l'arrière-plan, distribution sonore uniforme (confortable). Donnons quelques exemples.

Pour sonder des zones ouvertes, des haut-parleurs à pavillon sont utilisés en raison de leurs caractéristiques telles qu'un degré élevé de directionnalité sonore et une efficacité élevée.

Il est recommandé d'installer des projecteurs sonores dans les couloirs, galeries et autres pièces agrandies. Le spot peut être installé soit en bout de couloir - spot unidirectionnel, soit au milieu du couloir - spot bidirectionnel et peut facilement pénétrer sur des longueurs de plusieurs dizaines de mètres.

Lors de l'utilisation de haut-parleurs de plafond, il faut tenir compte du fait que l'onde sonore du haut-parleur se propage perpendiculairement au sol, par conséquent, la zone sonore, déterminée à la hauteur des oreilles des auditeurs, est un cercle dont le rayon pour on prend un diagramme de rayonnement de 90° égal à la différence entre la hauteur du plafond (montage des enceintes) et la distance au marquage à 1,5 m du sol (selon les documents réglementaires).

Dans la plupart des problèmes de calcul de l'acoustique des plafonds, la méthode des rayons (géométriques) est utilisée, dans laquelle les ondes sonores sont identifiées avec des rayons géométriques. Dans ce cas, le diagramme de rayonnement du haut-parleur de plafond détermine l'angle du sommet du triangle rectangle et la moitié de la base détermine le rayon du cercle. Ainsi, pour calculer la surface exprimée par un haut-parleur de plafond, le théorème de Pythagore suffit.

Pour fournir un son uniforme dans toute une pièce, les haut-parleurs doivent être installés de manière à ce que les zones résultantes se chevauchent légèrement. Le nombre requis de haut-parleurs est obtenu à partir du rapport entre la surface sonore et la surface sonore d'un haut-parleur. L'emplacement des haut-parleurs est déterminé par la géométrie du bâtiment. La distance entre les haut-parleurs, ou espacement, est déterminée en fonction des zones de couverture. Si le placement est incorrect (au-delà de la hauteur), le champ sonore sera inégalement réparti et, dans certaines zones, il y aura des creux qui aggraveront la perception.

Dans le cas de l'utilisation de haut-parleurs à pression acoustique élevée, le niveau du fond de réverbération augmente, ce qui conduit à un phénomène aussi négatif que l'écho. Pour compenser cet effet, le sol et les murs de la pièce sont recouverts ou garnis de matériaux insonorisants (par exemple des tapis). Une autre cause de réverbération est le mauvais placement des enceintes. Dans les pièces avec de hauts plafonds, les haut-parleurs rapprochés peuvent provoquer de nombreuses interférences entre eux. Pour réduire cette influence, il est conseillé de placer les enceintes à une plus grande distance, mais pour conserver les caractéristiques, il faudra augmenter la puissance. Dans de tels cas, il peut être recommandé d’utiliser des enceintes audio suspendues.

Le placement des enceintes dans les pièces s'effectue après calculs préalables. Les calculs peuvent à la fois confirmer et déterminer différents modèles de disposition, dont les plus efficaces sont : la disposition selon le « treillis carré », le « triangle », le motif en damier. Pour l’emplacement des haut-parleurs dans les couloirs, le principal paramètre de conception est l’espacement.

Les questions liées aux calculs électroacoustiques et au placement des haut-parleurs seront abordées en détail dans le prochain article.