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 La simulazione: come e perchè (Rendimento) 
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Messaggio Re: La simulazione: come e perchè (Rendimento)
Un errore che si compie frequentemente riguarda il fattore di direttività Q.
Un altoparlante montato su uno schermo infinito riversa la potenza acustica in mezzo spazio ed il fattore di direttività Q, a bassa frequenza, vale 2 metre per ka> 1 (frequenze alte) + uguale a quello del pistone montato alla fine di un lungo tubo.
Quando lo stesso altoparlante (con lo stesso carico posteriore) è montato alla fine i un lungo tubo la potenza acustica emessa è praticamente la stessa (tranne una piccola differenza dovuta alla massa di carico leggermente inferiore) ma la potenza a custica è "spalmata" su tutto lo spazio (Q=1). Anche l'impedenza elettrica cambia molto poco. Dal momento che, in prima approssimazione, la potenza acustica emessa, nelle due situazioni, è la stessa e che l'impedenza elettrica non è sostanzialmente cambiata, il rendimento deve variare di poco (resta quasi uguale).
La differenza si fa più marcara quando la Mms è piccola.
Quello che cambia, invece, è il livello SPL prodotto in asse che dipende sia dalla potenza acustica (come detto pressoché invarita) ma anche dal Q che invece cambia da 1 a 2.
Immagine
Si noti che l'altoparlante è caricato posteriormente, in entrambe i casi, con tubo infinito (la cui impedenza si ingresso è nota).

Non considerare questo aspetto porta a calcolare una "efficienza" doppia.

Adesso che abbiamo a disposizione tutte le relazioni matematiche le possiamo riportare in un programma che eseguirà i calcoli velocemnte e senza nostra fatica. Questo programma, sempre che non contenga errori, non potrà che produrre gli stessi risultati che otteremmo, con fatica, eseguendo i calcoli manulamente.

Questo è il mio simulatore. Se c'è qualche cosa di sbagliato basta prendere carta e penna e dimostrare che le relazioni prodotte non sono corrette. Finché non succede devo ritenere che sia corretto.

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21/05/2018, 12:42
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Messaggio Re: La simulazione: come e perchè (Rendimento)
Introducendo nel simulatore questo modello:
Immagine
si ottiene la simulazione (approssimata) della potenza acustica prodotta da un driver a compressione montato su una tromba. Tuttavia, ai fini del calcolo del rendimento, è più significatico simulare la risposta con il driver caricato da un tubo infinito che rappresenta la condizione di massima estensione della risposta in frequenza.
Per ottenere una simulazione più aderente alla realtà si deve introdurre un modello per il rifasatore (qui assente). Anche questo modello si trova in letteratura e, chi è interessato, lo troverà in rete.
Nota: Zb è rappresentata come una resistenza. In realtà rappresenta il volume dietro al diaframma va considerata una generica impedenza che rappresenta il carico posteriore.

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21/05/2018, 13:10
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Messaggio Re: La simulazione: come e perchè (Rendimento)
Il carico posteriore:
Alcune situazioni sono note. Per esempio per un pistone su schermo infinito disponiamo delle espressioni analitiche di tutte le impedenze. Lo stesso quando il pistone è caricata da un tubo di lunghezza infinita.
Altri casi sono più "incerti". Per esempio se il pistone è caricato da un tubo chiuso di lunghezza finita l'impedenza vista dal pistone, guardando dentro al tubo non è più Z=rocSd (una pura resistenza) ma diventa Z=-j roc SD cot(kl) dove cot sta per cotangente, k è il numero d'onda e l la lunghezza del tubo. Sviluppando in serie la cotangente ci accorgiamo che il primo termine rappresenta un volume mentre il secondo rappresenta una massa. In sostanza appare una massa di carico anche sulla faccia interna del pistone. Se il tubo è molto corto la massa diventa molto piccola ma c'è: si somma alla massa del pistone al carico dell'aria "anteriore" e contriuisce a ridurre il rendimento. Quando l'apparato mobile è molto leggero anche questa piccola massa diventa importante.
La presenza di materiale fonoassorbente all'interno della cassa (o del tubo) comporta ulteriori complicazioni anche difficili da rappresentare perchè dipendono non solo dalla quantità e dal tipo di materiale impiegato ma anche da dove è collocato e dall'impaccamente (se è più o meno "compresso2 e stipato nel volume). In questo caso alle masse già presenti se ne aggiungono altre e la densità dell'aria all'interno della cassa tende, quando è completamente riempita, alla densità del materiale. In ogni caso l'impedenza di radiazione, anche all'interno della cassa, alle alte frequenze tende a Z=rocSD dove ora ro è la densità del materiale.

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21/05/2018, 13:11
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Messaggio Re: La simulazione: come e perchè (Rendimento)
Il programma di simulazione calcola, con una certa precisione i parametri meccanici di un driver a compressione a partire dal diaframma (che può essere di qualsiasi materiale), l'avvolgimento della bobina mobile (molto dettagliato), supporto, sospensioni, camera posteriore, rifasatore, ecc. . Il modello del rifasatore è stato preparato con una verta cura (una inea di trasmissione con perdite). Si arriva così ad ottenere la massa dinamica del driver che, nota l'impedenza elettrica ed il fattore BL, consente di calcolare qualsiasi cosa compreso il livello SPL che si otterrà con qualsiasi tromba si vorrà applicare.
Quello che risulta è che, anche portando agli estremi le possibilità tecnologiche attuali, è ben difficile superrare il 15% di rendimento (il rendimento meccanico invece è ben più alto). La limitazione è dovuta al rapporto tra l'impedenza del diaframma e l'impedenza dell'aria. In sostanza non si riesce, con la tecnologia attuale, a realizzare l'adattamento tra diaframma e carico (si dovrebbe realizzare un diaframma con la stessa densità dell'aria).
Ringrazio i produttori che hanno reso disponibili i dati necessari per le verifiche.

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07/06/2018, 17:54
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Messaggio Re: La simulazione: come e perchè (Rendimento)
@Calabrese:
non mi sono "dileguato" ma ho venduto il programma e quindi non ne parlo.

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20/06/2018, 18:08
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