Woofer

Le woofer est la limite utilisée généralement pour un conducteur du haut-parleur conçu pour produire les bruits de basse fréquence du , typiquement à partir environ 40 du Hertz jusqu'environ à un kilohertz ou plus haut. Le nom est du onomatopéique le mot qu'anglais pour un chien écorcent, " ; woof" ; (contrairement au nom utilisé pour des haut-parleurs a conçu pour reproduire les sons de haute fréquence, le Tweeter de ).

Description

La conception la plus commune est le conducteur électrodynamique. Ceux-ci emploient un cône, conduit par un enroulement de voix entouré par un champ magnétique . L'enroulement et l'aimant de voix forment un moteur électrique linéaire. Quand le courant traverse l'enroulement de voix, l'enroulement se déplace par rapport à l'armature selon la règle de la main gauche de Fleming de , entraînant l'enroulement pousser ou tirer sur le cône de conducteur dans a piston-comme la manière. L'enroulement de voix est fixé par des adhésifs au dos du cône de haut-parleur. Le mouvement en résultant du cône crée les ondes sonores pendant qu'il sort dedans et.

Conception de woofer

Il y a beaucoup de défis dans la conception et la fabrication de woofer. Les la plupart doivent faire avec commander le mouvement du cône ainsi le signal électrique à l'enroulement de voix du woofer est loyalement reproduit par les ondes sonores produites par le mouvement du cône. Les exemples de tels problèmes incluent atténuer le cône proprement sans déformation audible à chaque fin du cycle d'in/out, contrôlant les excursions élevées (reproduction des bruits forts) sans déformation, et le stockage de l'énergie dans un ou plusieurs des pièces mobiles (appelées le sonnant quand le cône underdamped). Il y a des défis dans l'impédance électrique de contrôle afin de rendre l'utilisation possible des amplificateurs électroniques économiques. La bonne conception de woofer exige convertir effectivement un signal de basse fréquence d'amplificateur en mouvement d'air mécanique avec l'efficacité de haute fidélité et maximale, et est compliquée par la nécessité d'employer une clôture de haut-parleur de pour coupler le mouvement de cône à l'air. Si faits bien, plusieurs des autres problèmes de la conception de woofer (par exemple, conditions linéaires d'excursion) sont réduits. Thuras des laboratoires de Bell de en 1932 a accordé la conception employée couramment de réflexe bas. Des orateurs plus tôt ont simplement monté le conducteur sur une cloison, et de basses fréquences ont été perdues à l'arrière.

un N Thiele dans le Australie , et postérieur Richard petit dans le Etats-Unis , théorie électronique d'abord adaptée de filtre de à la conception des clôtures de haut-parleur, en particulier aux basses fréquences où les woofers fonctionnent. C'était une avance très considérable dans la pratique de la conception de sous-système de woofer, et presque est maintenant universellement pratiquée (excepté ligne clôtures de klaxon et de transmission) par les concepteurs de système compétents. Les concepteurs d'orateur, y compris des constructeurs du DIY , peuvent employer n'importe lequel de plusieurs programmes informatiques qui exécutent les calculs parfois impliqués. Certains sont des programmes source ouverts, d'autres sont des offres commerciales chères. Pour employer ce qui sont connus pendant que le Thiele/petites techniques de conception de (parfois appelé le T/S), un woofer doit d'abord être soigneusement mesuré pour caractériser ses propriétés électriques, magnétiques, et mécaniques ; celles-ci sont collectivement connues comme Thiele/petits paramètres. Elles sont maintenant généralement incluses dans les feuilles de spécifications pour la plupart des conducteurs plus de haute qualité de woofer ; pas tous, naturellement, ont été soigneusement mesurés, et en tous cas, les conducteurs spécifiques peuvent varier de la course moyenne produite.

La fréquence de la résonance est l'une de ces derniers, et est déterminée par une combinaison de la conformité (c., flexibilité) de la suspension de cône et de la masse des pièces mobiles du haut-parleur (le cône, l'enroulement de voix, le bouchon anti-poussière et l'une partie de la suspension). Une fois combiné avec la force de moteur, les caractéristiques électriques du conducteur, et la conformité d'air a fourni par la clôture, il y aura un connexe, mais caractéristique différente de résonance, celle du système de haut-parleur lui-même. Généralement plus la fréquence de la résonance du système est inférieure, plus la fréquence reproductible par le système de haut-parleur à un certain niveau donné de déformation est inférieure. La fréquence de résonance du conducteur est énumérée dans ses paramètres de la feuille de spécifications T/S comme Fs .

Tous les woofers ont des propriétés électriques et mécaniques qui dictent la taille correcte de boîte d'un type donné (par exemple, réflexe bas, clôture scellée, " ; baffle" infini ; , etc.) pour une exécution désirée donnée et efficacité. Non toutes les qualités de système désirées de haut-parleur peuvent être maximisées simultanément. Elles affectent également fortement les composants de croisement requis pour une exécution donnée dans un système particulier du haut-parleur . Un woofer donné peut fonctionner bien dans un type de clôture, mais pas dans des autres. Par exemple, un woofer avec une petite excursion maximum (souvent ceux avec les enroulements de voix en critique accrochés ne seront pas adaptés aux conceptions acoustiques de suspension (qui exigent typiquement des excursions généreuses), ni pour l'usage dans le réflexe bas conçoit sans filtre électrique empêchant des signaux beaucoup au-dessous de la résonance de système d'atteindre le woofer. Dans ce dernier cas, la clôture ne charge plus sérieusement le woofer au-dessous de cette fréquence de résonance, et les excursions de cône augmentent considérablement. Il est au minimum critique pour savoir et comprendre le Thiele/petits paramètres d'un conducteur afin de concevoir un système de haut-parleur satisfaisant using lui. Les conceptions de klaxon ont leurs propres procédures de conception de même que font les lignes de transmission, bien que ces deux derniers aient eu tout récemment une analyse utilisable de conception.

Haut-parleurs actifs

En 1965, l'électronique de Sennheiser de l'Autriche a présenté le système de son philharmonique qui a employé l'électronique pour surmonter certains des problèmes les sous-systèmes qu'ordinaires de woofer confrontent. Ils ont ajouté une sonde au woofer, et ont employé le signal correspondant à son mouvement réel à la rétroaction comme entrée de commande à un amplificateur particulièrement conçu. Si soigneusement fait, ceci peut améliorer l'exécution (dans la « étanchéité » et pour prolonger l'exécution de basse fréquence) considérablement aux dépens de la flexibilité (l'amplificateur et le haut-parleur sont attachés ensemble de manière permanente) et du coût. Aux USA, le L W Erath , un ingénieur d'industrie pétrolière pétrolière, a présenté une ligne des haut-parleurs à extrémité élevé le long beaucoup des mêmes lignes.

Pendant que les coûts de l'électronique ont diminué, il est devenu commun pour avoir les haut-parleurs actifs (dans cette signification) dans les « systèmes de musique » peu coûteux, les boîtes de perche, ou même les systèmes audio de voiture. Ceci est habituellement fait afin d'essayer d'obtenir une meilleure exécution des conducteurs peu coûteux dans des clôtures légères ou mal conçues. Cette approche présente des difficultés pendant qu'on peut éliminer non toute la déformation using des techniques servo, et une clôture mal conçue peut inonder n'importe quelle tentative de correction électronique.

Haut-parleurs égalisés

Puisque les caractéristiques d'un haut-parleur peuvent être mesurées, et être largement prévues, il est possible de concevoir les circuits spéciaux qui compensent les insuffisances d'un système de haut-parleur. L'exemple tôt le plus notable de cette approche de conception dans la chaîne hi-fi était le système de haut-parleur de Bose 901 de , a présenté vers la fin des années 60 et encore disponible en date de cette écriture (2007). Les 901 utilisations neuf petits conducteurs identiques, chacun mesurant environ quatre pouces de diamètre. Une commande cette taille n'est pas capable de la reproduction raisonnable de basses fréquences (trop petites) ou de fréquences (trop grandes). Mais, avec un circuit électronique particulièrement conçu d'égaliseur (alimenté avec le système de haut-parleur) avant l'amplificateur de puissance, le signal aux deux basses fréquences et des fréquences pourraient être changés pour compenser les caractéristiques inhérentes du haut-parleur conçu. Les deux premières générations des 901 étaient les boîtes scellées, et la puissance considérable exigée d'amplificateur pour les volumes de écoute typiques, et les volumes de écoute élevés de ror très considérable de puissance. Versions suivantes (le courant étant la série 6) a employé une clôture mise en communication, et a l'alimentation électrique relativement conventionnelle. Le résultat était un système de haut-parleur qui a fait une impression commerciale considérable et a eu des ventes substantielles.

Des techniques d'égalization sont également employées, pour un but très différent, dans la plupart des applications de renfort d'annonce publique et de bruit. Ici, le problème n'est pas principalement la reproduction de haute fidélité, mais gestion de l'environnement acoustique (par exemple, résonance, réverbération, etc. Dans ce cas-ci, l'égalization doit être individuellement ajustée pour assortir les caractéristiques particulières des systèmes de haut-parleur utilisés et de la salle qu'elles sont employées dedans.

Croisement et égalization de filtrage de Digitals

Les techniques informatiques, en particulier techniques du DSP rendent une technique possible de croisement de plus haute précision. En employant le SAPIN et d'autres techniques numériques, les croisements pour un Bi-amped ou le tri-amped système peuvent être accomplis avec une précision non possible avec les filtres analogues, si passif ou active. En outre, beaucoup de particularités de conducteur (vers le bas à et incluant différents désaccords) peuvent être remédiées à en même temps, using les mêmes techniques. Une de conceptions récentes Klein et de s de Hummel 'est mise en application using ces techniques. En raison du complexe et des techniques avancées impliqués, cette approche est peu susceptible d'être employée dans un équipement plus peu coûteux pendant quelque temps encore.

Matériaux de cône

Tous les matériaux de cône ont des avantages et des inconvénients. Les trois propriétés en chef que les concepteurs recherchent dans les cônes sont légères, rigidité, et manque de la coloration (due à l'absence du sonnant ). Les matériaux exotiques comme Kevlar et magnésium sont légers et raides, mais peuvent avoir des problèmes de sonnerie, selon leur fabrication et conception. Les matériaux comme les polymères de papier (cônes y compris de papier enduit) et divers sonneront généralement moins que des diaphragmes en métal, mais peuvent être plus lourds et pas en tant que stiff.

Il y a eu de bons et mauvais woofers faits avec chaque type de matériel de cône. Presque chaque genre de matériel a été employé pour des cônes, des fibres de fibre de verre et de bambou au matériel en aluminium augmenté de panneau "sandwich" de nid d'abeilles et aux cônes en plastique chargés par mica.

Conception de vue

L'armature, ou le panier, est la structure tenant le cône, l'enroulement de voix et l'aimant en alignement approprié. Puisque l'espace d'enroulement de voix est tout à fait étroit (les dégagements sont typiquement dans les bas millièmes de pouce), la rigidité est importante pour empêcher le frottage de l'enroulement de voix contre la structure d'aimant dans l'espace et pour éviter également des mouvements étrangers. Il y a deux types d'armature principaux en métal, emboutis et fonte. Les paniers emboutis (habituellement de l'acier) est une approche plus peu coûteuse. L'inconvénient de ce type d'armature est que le panier peut fléchir si le haut-parleur est conduit aux grands volumes, être là résistance au recourbement seulement dans certaines directions. Les paniers de fonte sont plus chers, mais sont habituellement plus rigides dans toutes les directions, ont mieux l'atténuation (réduisant leur propre résonance), peuvent avoir des formes plus complexes, et sont donc habituellement les preferred pour des conducteurs plus de haute qualité.

Manipulation de puissance

Une caractéristique importante de woofer est puissance manipulant, celle est la quantité de puissance moyenne que le woofer peut manipuler sans dommages. Cette estimation de conducteur ne peut pas être bien caractérisée et beaucoup de fabricants citent des nombres plutôt optimistes. Dans la plupart des cas, le seul cas où les estimations de puissance en watts d'amplificateur deviennent importantes être dans des situations très à fort débit (de volume), situations de basse puissance d'amplificateur (overload&mdash d'amplificateur ; clipping&mdash ; peut produire les signaux dangereux), les signaux peu communs (c., non-musical), les fréquences auxquelles la clôture fournit peu ou pas de chargement acoustique (et tellement il y aura excursion maximum de cône), ou l'échec d'amplificateur. Dans des situations à fort débit, l'enroulement de voix du d'un woofer peut surchauffer et tordre, endommageant l'éraillure, court-circuiter dû à la détérioration d'isolation de fil, ou tout autre mécanique. Ils peuvent même fondre. Dans des applications de niveau de écoute normales de musique, cette estimation est généralement sans importance, au moins pour des woofers.

Il y a deux types de manipulation de puissance : thermique (la chaleur) et mécanique. La transmission mécanique manipulant des limites sont atteintes quand les excursions de cône dépassent des limites maximum. Considérer une clôture mise en communication (également connue sous le nom de réflexe bas , ou clôture exhalée), pour laquelle il y a peu de chargement du diaphragme au-dessous d'une fréquence limiteuse, après quoi le mouvement de cône est essentiellement non contrôlé. Dans cette région de fréquence, le woofer peut physiquement voyager trop loin et être physiquement endommagé. La manipulation de puissance thermique peut être atteinte quand trop de puissance est alimentée au woofer trop longtemps, même si ne dépassant pas des limites mécaniques à tout moment. De l'énergie non transférée à l'air est convertie en chaleur, presque toute dans l'enroulement de voix, et sinon absorbé de façon ou d'autre, dépassera par la suite la température maximale que l'enroulement de voix peut sans risque supporter. Les adhésifs peuvent fondre, le corps de bobine de voix peut fondre ou tordre, ou l'isolation séparant les enroulements d'enroulement de voix peut échouer. Chacun de ces événements endommagera le woofer, peut-être au delà de la rentabilité.

Applications (PA) d'annonce publique et d'instrument

Les woofers ont conçu pour l'annonce publique (PA) et les applications d'instrument sont semblables dans le maquillage aux woofers audio à la maison. Typiquement, les désaccords de conception incluent : coffrets construits pour l'expédition et la manipulation répétées, plus grands cônes de woofer de tenir compte des niveaux sonores plus élevés, enroulements de voix plus robustes à une puissance plus élevée de tenue, rigidité plus élevée de suspension, etc. Généralement, un woofer à la maison utilisé dans une application de PA/instrument peut être prévu pour échouer plus ou moins rapidement. Un woofer de PA/instrument utilisé dans une application à la maison n'est pas susceptible d'avoir la même qualité de l'exécution, en particulier à de bas volumes.

Les pro woofers audio ont habituellement le rendement élevé, et la capacité de manipulation de puissance élevée. La différence pour le rendement élevé à un coût raisonnable est des possibilités relativement basses d'excursion (ils ne peuvent pas sortir dedans et dans la mesure où beaucoup de woofers à la maison font) pendant qu'ils sont prévus pour le klaxon ou le grand support réflexe de coffret. Ils sont également habituellement mal assortis à la basse réponse basse prolongée puisque la dernière octave de la basse réponse augmente la taille et les dépenses considérablement. Pour cette raison, la plupart des pro woofers audio ne sont pas bien adaptés pour employer dans des applications à la maison de haute fidélité de qualité et vice versa.

Chaînes de fréquence

Aux niveaux de pression acoustique ordinaires (SPL ), la plupart des humains peuvent entendre vers le bas à environ 20 hertz. Un haut-parleur qui peut produire à basse proportionnée vers le bas à 50 hertz retentira full-range à la plupart des personnes quand reproduisant la plupart de matériel musical. La seule vraie exception, excepté de la musique électronique, est des enregistrements des organes très grands, certains dont avoir les pipes très de basse fréquence. Beaucoup de petits haut-parleurs modernes sont conçus pour produire la basse vers le bas à environ 80-100 hertz, où on le suppose que l'utilisateur emploiera un Subwoofer pour couvrir les deux octaves inférieures. Pour reproduire exactement ces octaves inférieures, un woofer doit être assez grand pour déplacer un volume approprié d'air, et ceci devient plus difficile aux fréquences inférieures. Plus la salle est grande, plus le woofer devra être dans la plupart des cas de produire la SPL required dans la chambre à de basses fréquences en grande partie. Les deux conditions sont incompatibles avec de petits conducteurs dans des systèmes d'orateur.

Le diagramme ci-dessous donne les gammes de fréquence approximatives de différents woofers classés. Dans des cas spéciaux, par exemple des klaxons intégraux, les petits conducteurs peuvent reproduire le matériel exceptionnellement de basse fréquence aux niveaux utiles avec la basse déformation. Le secteur vert représente la gamme qu'un woofer peut généralement contrôler, alors que le jaune est la fréquence prolongée où l'exécution peut être compromise. Le secteur pourpre au fond représente la gamme de fréquence musicale fondamentale des instruments communs. Les secteurs pourpres plus légers développent la gamme d'instrument aux notes rarement jouées, aux par exemple, premières et 10 dernières clefs sur un piano standard. (La gamme de fréquence des notes sur un piano principal de la norme 88 est de 27 à 4.096 hertz, mais note que les pianos, comme tous les instruments, produisent les traits harmoniques qui sont importants en reproduisant correctement leur bruit.) En comparant les gammes d'instrument contre les gammes de conducteur de nominal, certains des problèmes confrontés aux concepteurs de haut-parleur peuvent être vus. Aucun woofer ne peut faire tout bien.

Noter que ce diagramme ne montre pas de plus grands woofers tels que 15" ; , 18" ; , 21" ; et plus grandes tailles rares. Il également ne montre pas les effets de deux woofers ou plus fonctionnant ensemble pour déplacer une plus grande masse d'air, idéalement ayant pour résultat la prolongation inférieure de fréquence.

Voir également Full-range de
du Tweeter
de de
de Subwoofer
de de
du haut-parleur
de mi-portée de de
de la clôture
de haut-parleur de de
du haut-parleur
de de
du
de

Thiele/petit

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