Vedere anche SPL di riferimento

Sensibilità (di un diffusore acustico, di un altoparlante):

la sensibilità di un diffusore acustico è, per convenzione, il livello SPL che il diffusore produce riferito ad un metro di distanza (lungo il proprio asse preferenziale di radiazione) quando è alimentato con uno stimolo in tensione pari a 2.83 Volt RMS.

Il microfono deve essere posto nel campo lontano della sorgente misurata ed il valore di SPL misurato va riportato a un metro di distanza. Il risultato di questa misura dipende dalle condizioni al contorno (per esempio non è sempre chiaro quale sia l’asse preferenziale di radiazione). La misura è condizionata dalle dimensioni del diffusore. Se il pannello frontale del diffusore misurato è “piccolo” (dimensione massima attorno a 20 centimetri) la misura è attendibile anche se eseguita ad un metro di distanza, ma se la dimensione del pannello frontale è paragonabile al metro la misura NON è attendibile e soprattutto non paragonabile con altri diffusori di dimensioni diverse. La misura va fatta nel campo lontano della sorgente: più i diffusori sono “grandi” tanto più si deve aumentare la distanza di misura (il campo lontano si “allontana”). La sensibilità è espressa in decibel e non deve essere confusa con il rendimento (vds rendimento). Per un altoparlante che irradia in un semispazio la pressione generata vale:

La pressione viene calcolata su 2p perché si presuppone che l’altoparlante sia molto vicino almeno ad una parete. Se l’altoparlante è molto lontano da qualsiasi parete riflettente si deve sostituire 2p con 4p . L’espressione della pressione che tiene espressamente conto anche del fattore di direttività è la seguente:

Su mezzo spazio Q =2 e l’espressione torna quella di prima.

Un modo interessante per esprimere la pressione è il seguente:

Qui sono messi in evidenza tre fattori: il primo contiene delle costanti ed è quello che è. Il secondo è il rapporto di BL sulla resistenza Re della bobina mobile ed il terzo è la densità dell’altoparlante. Se la densità è >1 l’altoparlante è “pesante” e tipicamente poco sensibile, se la densità è <1 l’altoparlante è “leggero” e tipicamente più sensibile. Nella seconda espressione il terzo membro è espresso come rapporto tra densità superficiali.

Per ottenere 90 dB a un metro su 2pi la pressione deve valere 0.6324 da cui la relazione qui a sinistra (calcolata per ro=1.14) E’ evidente che riducendo RE si può ridurre BL in uguale misura. La SD dell’altoparlante è inglobata nella densità.

Un altoparlante è

- molto leggero se la densità = 0.6 - normale densità = 1 - pesante densità = 1.4 - molto pesante densità > 1.4

L’SPL si ottiene calcolando 20log10(P/Prif) con Prif = 20 microPascal. E’ interessante notare la definizione di densità = Mms/Sd e come la pressione di riferimento dipenda dal rapporto tra la densità dell’aria e la densità dell’equipaggio mobile dell’altoparlante. Più la densità dell’altoparlante e bassa tanto maggiore è la sensibilità. (Nota: la densità dell’aria è massa/volume mentre la densità dell’altoparlante è massa/superficie. Il rapporto delle densità ha la dimensione di 1/metri).

Con i woofer dinamici per HiFi si possono ottenere livelli SPL fino a 95-96 dB (@2.83Vrms a 1 metro). Valori superiori (ma non di molto) si ottengono con woofer progettati per applicazioni professionali.

Lo stesso vale per i tweeter dinamici: non ci sono al momento sul mercato tweeter dinamici con flangia piatta che superino i 95 dB Spl con 2.83 Vrms a 1 metro.

Nota: se si usano le trombe, piuttosto che realizzare un sistema a tre vie, conviene usare una unica tromba da 500 a 20kHz. In questo modo si risparmia di dover incrociare due trombe di lunghezza diversa e di dimensioni incompatibili con un frequenze di cross-over superiori a 2000 Hz.

Per determinare la potenza dell'amplificatore da abbinare ad un certo diffusore bisogna tenere conto:

1) del massimo SPL che si intende riprodurre (genere musicale)

2) della distanza di ascolto

3) delle dimensioni della stanza

4) del fono assorbimento medio della stanza

5) del livello del rumore ambientale 

6) della sua impedenza 

7) se è un dipolo, omnidirezionale o radiazione diretta (Fattore di direttività)

8) della massima potenza sopportabile dal diffusore (o massimo SPL riproducibile)

9) della sensibilità del diffusore

10) della particolare risposta in frequenza del diffusore

A proposito del punto 10: ci sono diffusori la cui risposta è accentuata alle basse frequenza (vsd effetto loudness) che funzionano meglio a volumi moderati. Altri invece hanno bisogno di riprodurre a livello maggiore. Il punto essenziale (specialmente nelle applicazioni PA) è il massimo SPL che si intende ottenere ad un a certa distanza.

Se il livello di rumore ambientale è alto costringe ad aumentare il livello di riproduzione (più potenza). Oltre un certo limite, però, la riproduzione diventa affaticante o il diffusore non è in grado di funzionare al meglio (per esempio aumenta la distorsione e la compressione). 

Efficienza e sensibilità sono due cose diverse. Per i diffusori il dato interessante è la sensibilità da considerare assieme al minimo di impedenza (e alle variazioni di fase).