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Caracterización completa de la dinámica vibratoria de altavoces omnidireccionales

La protección y el control del ruido juegan un papel importante tanto en entornos profesionales como privados. Las mediciones del sonido aéreo ayudan a identificar las rutas acústicas como medio de reducción del ruido como método de prueba estándar.

La generación de sonido subyacente generalmente se logra mediante el uso de fuentes de sonido omnidireccionales, como sofisticados altavoces de 360°, que están diseñados para garantizar una radiación de sonido uniforme desde una fuente puntual en todas las direcciones.

Esta innovadora fuente de sonido de un dodecaedro está diseñada específicamente para probar la acústica de salas y edificios, por ejemplo, para verificar el aislamiento acústico de las paredes.

Para generar altas emisiones de sonido en un amplio intervalo de frecuencias, se requiere que todos los altavoces individuales integrados vibren en sincronía de fase. La dinámica estructural de las membranas desempeña un papel decisivo, ya que determina las características finales de vibración y, por lo tanto, la desviación general de cada altavoz.
La calidad de un altavoz de este tipo está determinada principalmente por una radiación uniforme. Esto se describe mediante las relaciones de magnitud y las relaciones de fase entre los altavoces individuales.
La estación automática de ensayos estructurales RoboVib® permite la caracterización completa de la dinámica vibratoria desde todas las direcciones en el altavoz omnidireccional de la empresa NTEK S.R.L., con el modelo subyacente de un dodecaedro.

Mediciones láser ópticas 3D en dodecaedro

Configuración experimental

Moviéndose secuencialmente a diferentes posiciones, RoboVib® puede grabar cada altavoz de manera óptima. Mientras permanece en una de estas posiciones, tres láseres sincronizados realizan un barrido con el vibrómetro en toda la superficie del altavoz respectivo antes de que los cabezales de medición pasen automáticamente a la siguiente membrana del altavoz.

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Figura 1: Medición de vibraciones RoboVib® en el dodecaedro

Visualización 3D sencilla de datos de medición

Como resultado de todos los puntos de escaneo, la animación 3D proporciona información sobre la magnitud y la fase de cada punto de escaneo. Como se muestra en la Figura 2, la distribución del valor RMS de las magnitudes de velocidad es uno de los resultados obtenidos. Gracias a la cuadrícula de medición de alta resolución, las formas de desviación del altavoz, que se vuelven cada vez más complejas con frecuencias más altas, se pueden visualizar inmediatamente después de la medición.
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Figura 2: Distribución de valores RMS de magnitudes de velocidad
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Figura 3: Forma de desviación operativa de un altavoz a 100 Hz
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Figura 4: Forma de deflexión operativa de un altavoz a 1043 Hz
Una comparación de la vibración ortogonal en el centro de cada membrana revela la sincronicidad de fase entre los diferentes altavoces. Aquí, además de las respuestas de magnitud mostradas, también se muestran las respuestas de fase, con uno de los altavoces como referencia de fase.
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Figura 5: Espectros de frecuencia de los altavoces individuales entre 30 y 500 Hz
El rendimiento del dodecaedro depende no solo de la sincronicidad de los altavoces individuales, sino también de la rigidez mecánica y la robustez de la carcasa. Aquí, un escaneo con el vibrómetro RoboVib® muestra el comportamiento de baja vibración de la carcasa del dodecaedro en comparación con uno de los altavoces.
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Figura 7: Distribución del valor RMS de la carcasa y uno de los altavoces

Una de las principales ventajas de la medición de vibraciones de escaneo láser asistida por robot es su resolución espacial ilimitada, especialmente en comparación con métodos de medición alternativos como acelerómetros de montaje.
Además, la medición láser de alta exactitud garantiza resultados inalterados debido a su principio de funcionamiento sin contacto y sin masa.

Estos resultados de medición no afectados, visualizados como formas de desviación operativas en 3D animadas que se muestran en el software de evaluación, son la prueba de la calidad y la alta fidelidad de este dodecaedro NTEK.

Polytec, Dennis Berft, M.Eng. Aplicaciones (s.f.) Automated 3D scanning laser Doppler vibrometry on omnidirectional loudspeakers for the testing of building acoustics Recuperado https://magazine.polytec.com/int/analyzing-operational-deflection-shapes-on-loudspeakers [Actualizado julio 2022]

Imágenes cortesía de Polytec GmbH.

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