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Páginas: 10 (2302 palabras)
Publicado: 29 de octubre de 2012
EXPERIENCIAS DE LABORATORIO PARA ESTUDIANTES DE INGENIERÍA ACÚSTICA: ALTAVOCES PLANOS DE MODOS DISTRIBUIDOS
Basilio Pueo, José Escolano Universidad de Alicante basilio@dfists.ua.es 1. RESUMEN Los altavoces planos de modos distribuidos representan un gran avance en el diseño de altavoces desde la invención del transductor dinámico de bobina móvil. Conocidos también como altavoces DML DistributedMode Loudspeakers, sus propiedades eléctricas, mecánicas y acústicas difieren drásticamente de los altavoces convencionales ya que usan el principio de distribución óptima de los modos de vibración de una lámina rígida delgada que han sido excitados por un pequeño transductor en un punto del panel. De este modo, se consigue radiar un amplio margen de frecuencias en todas direcciones con un nivelde presión considerable y una distorsión muy baja. Para caracterizar este comportamiento, se ha diseñado una serie de experimentos de laboratorio que constituyen una práctica completa de dos horas. Básicamente, se mide la impedancia eléctrica de entrada del transductor excitador, para lo cual, tan sólo es necesario un multímetro y una resistencia que proporcione división de tensión. Además, se mideel nivel de presión sonora relativa para las frecuencias audibles con un micrófono electret típico de aplicaciones multimedia conectado a una tarjeta de sonido en un ordenador. Con esta medida, se ilustran tanto la sensibilidad del transductor como el diagrama de directividad en una forma práctica e intuitiva. 2. TECNOLOGÍA DE MODOS DISTRIBUIDOS Los modos de vibración que se producen en placasvibrantes delgadas dependen, una vez fijado su tamaño y composición, de la frecuencia. En el diseño de altavoces convencionales, los modos de vibración han sido evitados, sobre todo en baja frecuencia, porque producen grandes amplitudes para esas frecuencias discretas. En cambio, en un altavoz plano DML, se excitan un gran número de modos de vibración y se espacian en frecuencia de modo uniformepara producir el mismo efecto que un espectro continuo. Para este fin, se utilizan transductores dinámicos como altavoces sin diafragma, también llamados excitadores, que van acoplados a la membrana y transmiten la vibración que producen. 1.1. Circuito equivalente La radiación de un panel DML es la de una superficie vibrante aleatoria que se comporta como un panel infinito en el punto de excitación.En estas condiciones, la presión que crea el panel es proporcional a su velocidad. Para conseguir una velocidad constante al aplicar una fuerza también constante, la
impedancia mecánica debe ser resistiva, criterio que cumple un panel que parece infinito. Por tanto, en ausencia de pérdidas, para calcular la potencia radiada, sólo es necesario calcular la potencia sobre la membrana [1].Figura 1: a) Diagrama mecánico de un panel con un excitador dinámico, b) Circuito mecánico tipo impedancia de un altavoz DML.
En la Figura 1 se presenta el diagrama mecánico de un panel DML con un excitador dinámico desarrollado por Panzer y Harris [2]. En este circuito, MMI y MMB son las masas del imán y de la bobina, respectivamente; CMU y RMU son la compliancia y la resistencia de la unión entreel excitador y el panel. 1.1. Características Los altavoces DML presentan las siguientes ventajas, con respecto a los altavoces convencionales, que los hacen interesantes para el desarrollo de sesiones prácticas de laboratorio: • Su ancho de banda es considerablemente amplio para un único radiador. • Proporcionan amplia directividad en su banda de paso. • No suelen requerir caja y no se venafectados por las coloraciones características de las cajas acústicas de los altavoces tradicionales. • Eliminan la necesidad de un filtro de cruce (cross-over) en el rango de frecuencias en que el oído es más sensible. • Reducen la interacción indeseable con la sala de escucha, ya que el sonido radiado se ve menos afectado por las reflexiones en los límites de dicha sala. • Mejoran la imagen...
Basilio Pueo, José Escolano Universidad de Alicante basilio@dfists.ua.es 1. RESUMEN Los altavoces planos de modos distribuidos representan un gran avance en el diseño de altavoces desde la invención del transductor dinámico de bobina móvil. Conocidos también como altavoces DML DistributedMode Loudspeakers, sus propiedades eléctricas, mecánicas y acústicas difieren drásticamente de los altavoces convencionales ya que usan el principio de distribución óptima de los modos de vibración de una lámina rígida delgada que han sido excitados por un pequeño transductor en un punto del panel. De este modo, se consigue radiar un amplio margen de frecuencias en todas direcciones con un nivelde presión considerable y una distorsión muy baja. Para caracterizar este comportamiento, se ha diseñado una serie de experimentos de laboratorio que constituyen una práctica completa de dos horas. Básicamente, se mide la impedancia eléctrica de entrada del transductor excitador, para lo cual, tan sólo es necesario un multímetro y una resistencia que proporcione división de tensión. Además, se mideel nivel de presión sonora relativa para las frecuencias audibles con un micrófono electret típico de aplicaciones multimedia conectado a una tarjeta de sonido en un ordenador. Con esta medida, se ilustran tanto la sensibilidad del transductor como el diagrama de directividad en una forma práctica e intuitiva. 2. TECNOLOGÍA DE MODOS DISTRIBUIDOS Los modos de vibración que se producen en placasvibrantes delgadas dependen, una vez fijado su tamaño y composición, de la frecuencia. En el diseño de altavoces convencionales, los modos de vibración han sido evitados, sobre todo en baja frecuencia, porque producen grandes amplitudes para esas frecuencias discretas. En cambio, en un altavoz plano DML, se excitan un gran número de modos de vibración y se espacian en frecuencia de modo uniformepara producir el mismo efecto que un espectro continuo. Para este fin, se utilizan transductores dinámicos como altavoces sin diafragma, también llamados excitadores, que van acoplados a la membrana y transmiten la vibración que producen. 1.1. Circuito equivalente La radiación de un panel DML es la de una superficie vibrante aleatoria que se comporta como un panel infinito en el punto de excitación.En estas condiciones, la presión que crea el panel es proporcional a su velocidad. Para conseguir una velocidad constante al aplicar una fuerza también constante, la
impedancia mecánica debe ser resistiva, criterio que cumple un panel que parece infinito. Por tanto, en ausencia de pérdidas, para calcular la potencia radiada, sólo es necesario calcular la potencia sobre la membrana [1].Figura 1: a) Diagrama mecánico de un panel con un excitador dinámico, b) Circuito mecánico tipo impedancia de un altavoz DML.
En la Figura 1 se presenta el diagrama mecánico de un panel DML con un excitador dinámico desarrollado por Panzer y Harris [2]. En este circuito, MMI y MMB son las masas del imán y de la bobina, respectivamente; CMU y RMU son la compliancia y la resistencia de la unión entreel excitador y el panel. 1.1. Características Los altavoces DML presentan las siguientes ventajas, con respecto a los altavoces convencionales, que los hacen interesantes para el desarrollo de sesiones prácticas de laboratorio: • Su ancho de banda es considerablemente amplio para un único radiador. • Proporcionan amplia directividad en su banda de paso. • No suelen requerir caja y no se venafectados por las coloraciones características de las cajas acústicas de los altavoces tradicionales. • Eliminan la necesidad de un filtro de cruce (cross-over) en el rango de frecuencias en que el oído es más sensible. • Reducen la interacción indeseable con la sala de escucha, ya que el sonido radiado se ve menos afectado por las reflexiones en los límites de dicha sala. • Mejoran la imagen...
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