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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Inversor de fase acústico. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Altavoces La implementación de una reproducción de alta calidad de las frecuencias más bajas del rango de audio presenta dificultades conocidas debido a las deficiencias inherentes a los altavoces en este rango de frecuencia. Los principales son un aumento en el coeficiente de distorsión armónica del altavoz a frecuencias de audio más bajas, la presencia de un pico resonante del sistema en movimiento y una caída en la eficiencia de la radiación al disminuir la frecuencia. Si instala el altavoz en un panel o en una caja grande, la salida del altavoz en frecuencias más bajas aumenta significativamente. Sin embargo, cuando se utiliza en un panel grande, el altavoz tiene una pronunciada autorresonancia del sistema en movimiento y distorsiones no lineales bastante grandes. La gran magnitud de las distorsiones no lineales de un altavoz a frecuencias más bajas se debe, como se sabe, al hecho de que con la misma potencia suministrada al altavoz, la amplitud de las oscilaciones del sistema en movimiento aumenta al disminuir la frecuencia. Dado que la elasticidad de las ondulaciones es limitada, esto pone un límite al aumento de la amplitud de las vibraciones: surgen distorsiones no lineales. El papel negativo de la autorresonancia de un sistema móvil ha sido considerado repetidamente en la literatura. Puede mejorar el rendimiento del altavoz en frecuencias más bajas utilizando un bass reflex acústico. Consideremos en términos generales el principio de funcionamiento de un inversor de fase. El altavoz está instalado en una caja bien cerrada por todos lados. La caja tiene un orificio para instalar un altavoz y un orificio adicional con el que termina el tramo de tubería, como se muestra en la figura.
La elasticidad del aire en el volumen de la caja y la masa de aire en el tubo forman un sistema oscilatorio que tiene su propia resonancia mecánica a la frecuencia f0. Este sistema oscilatorio carga el sistema en movimiento cuando el altavoz funciona. En un dispositivo de este tipo, la radiación procedente de la abertura del tubo está en fase con la radiación procedente del lado frontal del difusor a una frecuencia superior a f0. Normalmente, la frecuencia f0 se elige de modo que coincida con la frecuencia de resonancia mecánica del sistema móvil del altavoz. El bass reflex reduce la distorsión no lineal en frecuencias más bajas y suaviza el pico resonante del altavoz. Además, aumenta la eficiencia de la radiación de frecuencias más bajas en el rango de audio. La frecuencia de sintonización del inversor de fase depende del volumen de la caja, el área del orificio (tubo) S y la longitud del tubo L. En acústica existe una expresión que permite calcular el volumen de una caja cuando se conocen todas las demás cantidades:
En esta expresión, c es la velocidad del sonido y ω0 es la frecuencia angular igual a 2πf0. Para cálculos prácticos, la fórmula es más conveniente:
Aquí todas las dimensiones se expresan en centímetros y también se tiene en cuenta el volumen que ocupa la tubería. Al volumen de la caja así calculado se le deberá incrementar el volumen ocupado por el altavoz y la tapa absorbente. La caja bass reflex no tiene por qué tener forma rectangular, también puede tener la forma de un prisma triangular para un diseño de esquina o cualquier otra forma adecuada. Sin embargo, no debes hacerlo demasiado alto en comparación con las dimensiones transversales. El área de la abertura de la tubería se toma igual al área de la abertura radiante del difusor, que se puede definir como el área de un círculo dibujado en el medio del ancho de las corrugaciones. Puede instalar dos altavoces en un inversor de fase si sus parámetros difieren poco entre sí. El uso de dos altavoces le permitirá obtener una respuesta de frecuencia más uniforme. Además, se mejora la eficiencia del sistema, ya que se duplica la potencia entregada a los altavoces, mientras que la potencia radiada casi se cuadriplica si los altavoces se colocan lo suficientemente cerca unos de otros. Cuando se utilizan dos altavoces, se considera que el área de la abertura del tubo es igual a . la suma de las áreas de las aberturas radiantes de ambos altavoces. El inversor de fase en este caso se calcula para una frecuencia igual a la raíz cuadrada del producto de las frecuencias resonantes de los altavoces. La caja bass reflex debe estar hecha de madera maciza o contrachapada con un espesor de 15 a 20 mm, de lo contrario la calidad de reproducción se deteriorará. Para evitar resonancias parásitas dentro de la caja en la región de frecuencias sonoras medias, es necesario cubrir las paredes laterales y trasera de la caja, así como las paredes superior e inferior con una capa de material absorbente (fieltro, fibra de vidrio, etc.) 20-40 mm de espesor. También es adecuada la goma esponjosa de 10-15 mm de espesor, que no tiene una película continua en la superficie que mira hacia el interior de la caja. Sin embargo, el resultado será algo peor que en el caso de utilizar fieltro. En conclusión, cabe señalar que no se deben colocar equipos (receptores, amplificadores) dentro de la caja bass reflex, ya que, en primer lugar, en un volumen cerrado habrá malas condiciones de enfriamiento para el equipo y, en segundo lugar, habrá que seguir aumentar el volumen de la caja.
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