Fabrizio Calabrese: Energia, Potenza, Rendimento (cc)

...per non dimenticare i problemi lessicali di Calabrese che ha tradotto "sensibilità" con "efficienza" (e non solo...)
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Re: Sempre sul rendimento

#11 Messaggio da MarioBon »

Vedere sezione "Seminari" => "Sfera Pulsante e Rendimento"
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Re: Energia, Potenza, Rendimento

#12 Messaggio da MarioBon »

Nuova puntata "problemi lessicali e incomunicabilità":
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Re: Sempre sul rendimento

#13 Messaggio da MarioBon »

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come risposta Calabrese posta la risposta di altoparlanti e trombe, frutto di simulazione, dove è indicato un rendimento del 77% come se una simulazione potesse essere contrapposta ad una argomentazione teorica.
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Il mio post vuole mettere in evidenza il limite teorico del valore del rendimento di una sorgente. Calabrese risponde con delle simulazioni fatte con un programma che evidentemete prende come "rendimento" il "rendimento elettroacustico" (che non è "rendimento" ma un "guadagno di velocità" che vene conteggiato come se fosse rendimento).
Questa la mia risposta:
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Ora vediamo se trova l'errore che ho inserito nel post. Tra l'altro ci sono due dati in contraddizione il che dovrebbe facilitare il compito.
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Re: Energia, Potenza, Rendimento

#14 Messaggio da MarioBon »

visto che dicevo che il rendimento massimo in cassa chiusa è il 25%, Calabrese ce lo conferma citando Keele (che citavo anch'io). Quindi accordo perfetto.
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Re: Sempre sul rendimento

#15 Messaggio da MarioBon »

L'errore introdotto nel post è il seguente:
ll rendimento meccanico è Re[Zes]/Re[Zes+Ze]
ho scritto che, per aumentare questo rendimento, si deve portare a zero Ze. Facendolo, però, si manda a zero Re e il trasduttore riceve potenza infinita e si brucia (e non suona).
Nessuno se ne è accorto.
Calabrese si è limitato a dire che le premesse sono sbagliate ed il ragionamento è sbagliato (cosa, come, dove, non lo dice). Un ragionamento "alternativo", da parte sua, non c'è.
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Rendimento dei driver a compresione

#16 Messaggio da MarioBon »

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Ho già risposto a questa cosa ma vale la pena ribadire.
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Re: Rendimento dei driver a compresione

#17 Messaggio da MarioBon »

Ho più volte affermato che il rendimento massimo teorico per un altoparlante in cassa chiusa è pari al 25%. Ho anche detto che lo stesso limite vale per i driver a compressione. A supporto di queste affermazioni ho presentato una dimostrazione formale ed ho citato gli articoli di Keele.
Un driver a compressione è un dispositivo dove un diaframma è caricato da una parte (posteriore) con un volume chiuso e dall’altra (anteriore) con un condotto sagomato. La potenza acustica disponibile è solo quella irradiata il condotto sagomato
Vediamo cosa dice Beranek a tal proposito nel 1954. La data è importante perché indica che non stiamo parlando di scoperte dell’ultima ora ma di cosa conosciute da tempo.
Come si cede anche dalla figura Berane parla esplicitamente di un driver a compressione.

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Beranek in Acoustics ha scritto:Traduzione:
Dietro al diaframma c’è uno spazio che è di solito riempito con un soffice materiale acustico (n.d.t fonoassorbente). A bassa frequenza questo spazio agisce come una complianza Cmb (n.d.t l’analogo di una molla) che può essere sommata con la complicanza del diaframma. Alle alte frequenze la reattanza di questo spazio diventa piccola così che lo spazio dietro al diaframma diventa una resistenza di radiazione Rmb =1/rmb con un volore anch’esso uguale a quello dato dalla ed. (9.1).
Questa reattanza si combina con la resistenza di radiazione meccanica della gola, e il diaframma deve erogare potenza da entrambe le parti di fronte e dietro.
Ovviamente, qualsiasi potenza erogata dietro al diaframma è perduta, e alle frequenze alte questo a volte diventa tanto quanto la metà della potenza acustica generata.
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Quindi Beranek stesso dice che metà della la potenza acustica generata dal diaframma alle alte frequenze (per ka>1) viene dissipata nel volume che racchiude il lato posteriore del diaframma.
Se la potenza totale erogata vale uno e metà viene sprecata ne resta la metà.
Se metà della potenza viene sprecata significa che il rendimento si dimezza e la massimo potrà essere pari al 50% di quello disponibile.
Per massimizzare il trasferimento di potenza si deve adattare l’impedenza del diaframma all’impedenza dell’aria perdendo un’altra meta della potenza disponibile tornando così al limite massimo teorico del 25% indicato più volte.

Allora perché Olson (nel 1940) e altri (più recentemente) indicano, per le trombe, rendimenti superiori al 70%? Perché quello che calcolano non è il rendimento ma qualche cosa d’altro che torma utile nella progettazione delle trombe ma che non è il rendimento (Olson lo chiama “rendimento iniziale” altri lo chiamano “rendimento elettroacustico”).
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Re: Rendimento dei driver a compresione

#18 Messaggio da MarioBon »

Benchè sia appurato (e si possa dimostrare matematicamente) che il rendimento non può superare il 25% e men che meno il 50%, Calabrese continua a produrre queste "simulazoni".
Una simulazione è corretta se
- chi ha scritto il programma ha "tradotto" in codice il modello corretto
- chi usa il simulatore s come utilizzarlo.
Dato che Calabrese afferma di aver scritto il simulatore lui stesso avrà modo di correggerlo.
Questi sono due esempi di simulazione di Calabrese (rendimento >70% e 50%) :
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e questa è una ulteriore conferma (sempre a "parlata" perchè di espressioni matematiche non se ne vedono)
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In buona sostanza non sono io che tratto da Idioti i forume del Forum Libero.
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Re: Rendimento dei driver a compresione

#19 Messaggio da MarioBon »

Per chi si fosse perso la dimostrazione la riporto qui di seguito.
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Mi sono permesso di modificare la figura (tanto non cambia nulla) ma è più chiaro che la velocità del diaframma è la stessa sui due lati. Lo scopo è dimostrare che il rendimento massimo di un altoparlante che irradia da una sola faccia non può superare il 25%. Per i nostri scopi Ze può essere una resistenza pura = RE = 8 Ohm
Partiamo dallo schermo infinito. Calcoliamo la velocità del diaframma da BLv = eg Zes/(Zes+Ze).
Nota: |vv*| indica il modulo quadro di v (velocità) ed eg è la tensione ai morsetti dell'altoparlante.
La potenza acustica rilasciata sul lato 1 dello schermo P1= |vv*|/Re[Za1]
La potenza acustica rilasciata sul lato 2 dello schermo P2= |vv*|/Re[Za2]
La potenza acustica totale prodatta è P=P1+P2 = 2P1 (perchè P1=P2)
Passiamo all'altoparlante montato alla fine del lungo tubo. In questo caso:
Za1 = impedenza di radiazione del pistone alla fine del tubo che, per ka>1, vale rocSD (ro densità c velocità suono SD area)
Za2 = impedenza di radiazione del pistone verso l'interno del tubo che vale rocSD
Abbiamo ancora Za1=Za2.
Quindi per ka>1 (a =raggio del pistone) la potenza acustica è la stessa di prima solo che se ne può usare solo la metà erogata sul lato 1 (che è lo spazio intero quindi Q è passato sa 2 a 1 e l'SPL è calatod di 3 dB).
La potenza acustica totale ora è P=P1 che è la metà di prima. Visto che il nostro pistone è ideale con rendimento del 100% adesso il rendimento massimo è del 50%.
Abbandoniamo il pistone ideale usato nello schema. Un pistone reale eroga il massimo di potenza acustica quando è perfettamente adattato con il carico dell'aria (motivo per cui Calabrese ci mette davati una tromba).
Il rendimento della trasformazione da meccanico ad acustico vale:
Rendimento = Re[Za1]/Re[Zmo+Za2+Za1] che raggiunge il massimo quando Za1=(Zm0+Za2)
in tale condizione (massimo trasferimento di potenza) il rendimento vale:
Rendimento = Re[Za1]/Re[Za1+Za1] = 0.5
Nota: Re[A] indica la parte reale di A.
Ma, dato che stiamo irradiando con una sola faccia dell'altoparlante, il rendimento vale 0.5x0.5=0.25 ovvero 25%.
Fin qui è stato considerato il rendimento della trasformazione da meccanico ad acustico ma si deve tenere conto anche della trasformazione da elettrico a meccanico. Questa trasformazione al massimo potrà avere un rendimento inferiore al 100% quindi, a maggior ragione, il rendimento massimo del nostro altoparlante che irradia da una sola faccia dovrà essere minore del 25%. Il tutto è stato ottenuto tenendo conto delle impedenze di radiazione e ipotizzando la condizione di massimo trasferimento di energia che si ottine impiegando la migliore tromba possibile.
Volendo si può sostituire il lungo tubo con una cassa chiusa. Se si vuole tenere conto del fatto che il Qt del sistema, in cassa chiusa, aumenta si dimstra ugualmente che il rendimento non aumenta (ma diminuisce). Bisogna però fare un passo in più e questo è già un post troppo lungo.

Per ka <1 il rendimento è minore del 25% perchè Za1 diminuisce quindi non ci interessa.
Dato che il massimo rendimento è del 25% con Q=1, il massimo SPL a un metro con un Watt in ingresso vale 103.2 dB.
Quindi se si trova un woofer che dichiara (in cassa chiusa 1/w/1metro su spazio intero) più di 103.2 dB c'è qualche cosa che non torna.
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Re: Rendimento dei driver a compresione

#20 Messaggio da MarioBon »

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non è vero che nessuno lo ha mai detto:
- lo ha detto Beranek (imponendo la prima limitazione al 50%)
- lo ha detto keele (fissando esplicitamente il rendimento al 25%)
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il sottoscritto ha ribadito quello che si trova riportato in letteratura proponendo anche una dimostrazione. Se la dimostrazione è sbagliata non c'è che da rifarla e trovare gli errori.
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