Reversibilità

26 novembre 2016

L'altoparlante dinamico è un dispositivo reversibile. Questo significa che, se alimentato con una tensione, produce un suono (una variazione di pressione) mentre, se il diaframma viene messo in movimento, produce ai suoi morsetti una tensione. Il rendimento della trasformazione, nei due sensi, è lo stesso.

Circuito elettrico equivalente di un altoparlante caricato in reflex e di un microfono dinamico. L’altoparlante produce potenza acustica su r_m3.

L’altoparlante dinamico è un dispositivo reversibile. In pratica l’altoparlante dinamico ed il microfono dinamico sono lo stesso dispositivo dove però l’ingresso è scambiato con l’uscita. Il rendimento della trasformazione elettro-acustica ed acustica-elettrica è lo stesso: un altoparlante con X% di rendimento presenta X% di rendimento anche come microfono (e viceversa). Nella figura qui sopra non è indicata Rg impedenza interna del generatore Ein. Ze è l’impedenza della bobina mobile. Il carico dell’aria è rappresentato da r_m3 (r_m3 e m₃ che dipendono dalla frequenza).

Per capire gli altoparlanti si devono studiare i microfoni. Si veda in particolare l’opera di Olson che ha tracciato una quantità di circuiti equivalenti per microfoni di tutti i tipi.

Altoparlante come assorbitore

L’altoparlante può essere utilizzato come "assorbitore di energia acustica" ovvero come “Trappola acustica”. Un altoparlante, un woofer, ha una efficienza nell'ordine dell’ 1%. Usato come assorbitore ha la stessa efficienza dell’ 1%. Valutiamo quanta potenza acustica può essere assorbita. Prendiamo una sorgente omnidirezionale e tracciamo attorno ad essa una superficie sferica ideale. Ora appoggiamo l’altoparlante su questa superficie ideale. Se l’altoparlante è un 15” la sua superficie vale 800 cm² circa. Se la superficie sferica ha il raggio di un metro la sua superficie totale è di 68200 cm².

Quindi l’altoparlante (se avesse un rendimento del 100%) sottrarrebbe 800/62800= 0.012 ovvero l’1.2%.

Adesso consideriamo che l’altoparlante si trovi a 2 metri dalla sorgente e che il suo rendimento sia del 5%. Dobbiamo calcolare il 5% dell’1.2% e quindi dividerlo per 4. Resta lo 0.015% ovvero 150 parti per milione (0.65 millesimi di decibel). Per i più si tratta di un risultato non udibile.

Quanto l’altoparlante funziona da assorbitore i morsetti della bobina mobile sono aperti e quello che conta è il QMS che deve essere il massimo possibile (diciamo da 10 in su).
L’assorbimento è massimo alla frequenza di risonanza ma più l'efficienza è alta, più la banda passante è stretta. Quindi quando un sistema a risonanza (una trappola acustica) è realizzata con un altoparlante agisce su una banda di frequenze molto limitata.

I diffusori per HiFi raramente presentano QMS > 5. Anche se l'ambiente è pieno di diffusori (non collegati) l'energia assorbita rimane comunque piccola. Quindi se vi trovate in un negozio dove sono presenti molti diffusori inattivi non fatevene un problema.