PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LOS ALTAVOCES

El altavoz está constituido principalmente en tres partes:

CONJUNTO ELÉCTRICO

Conformado por la inductancia y la resistencia de la bobina, Le y Re respectivamente, que interacciona con el "gap" magnético.

CONJUNTO MECÁNICO

Conformado por la masa de la bobina y el diafragma M_MD y por el efecto de la elasticidad y la resistencia de la suspensión, C_MS y r_MS respectivamente.

CONJUNTO ACÚSTICO

Conformado por el diafragma en movimiento y cualquier carga acústica asociada a ambos lados. En el caso de un bafle infinito la impedancia de radiación reflejada al conjunto mecánico es Z_MR=1/r_MR , donde r_MR es la movilidad de la radiación.

Una representación esquemática del movimiento del altavoz se puede observar en la figura siguiente, donde se puede detallar la interacción de las partes mecánicas del altavoz. Como se puede observar, un lado del diagrama se encuentra a velocidad cero, mientras que el otro lado se encuentra a una velocidad u_c , la cual es la velocidad del movimiento de la bobina.

El motor, o la transformación electro-mecánica se modela por un girador de relación Bl, mientras que la transformación mecanico-acústica se modela por un transformador de relación Sd:1 donde Sd es el área efectiva del diafragma o cono.

• a: Radio efectivo del diafragma.<m>
• Sd: Superficie efectiva del diafragma del altavoz.<m²>
• B: Densidad del flujo magnético de la fisura ("gap"). <weber/m²>
• Bl:Factor de fuerza magnética del altavoz.<weber/m>
• Re: Resistencia eléctrica de la bobina.<½>
• Le: Inductancia de la bobina.<H>
• Rg: Resistencia del generador.<½>
• eg: Generador de voltaje.<v>
• i: Corriente eléctrica.<A>
• Fc: Fuerza generada por Bli.<newton>
• uc: Velocidad de la bobina.<m/s>
• M_MD: Masa del diafragma y la bobina.<Kg>
• C_MS: Elasticidad de la suspensión.<m/newton>
• R_MS: Resistencia mecánica de la suspensión.<½>
• Z_MR: Impedancia mecánica de radiación.<½>

Para simplificar el modelo podemos reflejar las impedancias eléctrica y mecánica al lado acústico, resultando el circuito de la figura siguiente.

  donde:

• M_AS: Masa acústica del diafragma incluyendo la bobina y la carga del aire
• C_AS: Elasticidad acústica de la suspensión
• R_AS: Resistencia acústica debida a las pérdidas de la suspensión.

Los parámetros fundamentales del altavoz que controlan el desempeño de pequeña-señal del sistema son Sd, (Bl), R_e, M_MD, C_MS y R_MS. Estos parámetros son fundamentales porque cada uno es independiente de los otros. Sin embargo, es conveniente describir el sistema en términos de cuatro parámetros básicos usados por Thiele y tomados para propósitos de diseño y análisis por Small [3], los cuales son fáciles de medir y de trabajar. Estos son:

• f_S: Frecuencia de resonancia del sistema móvil del altavoz, especificado para el altavoz en el aire libre sin bafle.
• V_AS: Elasticidad acústica del altavoz, expresada en volumen de aire equivalente.
• Q_ES:Factor Q del altavoz considerando únicamente las pérdidas eléctricas, reflejado a la reactancia de movimiento a f_S.
• Q_MS:Factor Q del altavoz considerando únicamente las pérdidas mecánicas, reflejado a la reactancia de movimiento a f_S.

Reflejando el modelo del altavoz al lado eléctrico y despreciando la carga acústica, podemos obtener el equivalente eléctrico, como se puede observar en la figura

en donde se tiene:

C_MES: Capacitancia eléctrica debida al reflejo de la masa del altavoz

L_CES:Inductancia eléctrica debida al reflejo de la elasticidad del altavoz .

R_ES:Resistencia eléctrica debida al reflejo de las pérdidas de la suspensión del altavoz .

De la última figura podemos determinar la frecuencia de resonancia del altavoz w_S = 2¹f_S, o la constante de tiempo característica T_S, dada por

El factor Q del circuito resonante del altavoz con R_ES actuando solo es

Similarmente, el factor Q con R_E actuando solo, y con R_G = 0, es

El parámetro V_AS viene dado por la siguiente ecuación

Veremos los parámetros de Thielle - Small un poco más esquemáticamente en el apartado siguiente.