Efficenza e sensibilità

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Efficenza e sensibilità

#1 Messaggio da Svarione »

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Messaggio da Marcello Croce » giovedì 27 gennaio 2011, 1:26

Attenzione, sono due cose diverse

Efficienza
L' efficienza o rendimento risponde alla più generale definizione valida in fisica che ci dice che l' efficienza di un dispositivo corrisponde al rapporto fra Potenza Utile n Uscita / Potenza Immessa in Ingresso.
Dato che nessun dispositivo può fornire Potenza Utile maggiore e neppure uguale alla Potenza Immessa, avremo per forza di cose un risultato in termini di Potenza Utile, largamente inferiore alla Potenza Immessa.

Nella contesto degli altoparlanti, l' Efficienza sarà quindi indicata con un numero largamente < 1, che per praticità viene espresso in percentuale e questa percentuale si riferisce in base a quanti Watt Acustici potremo avremo in uscita rispetto a quanti Watt Elettrici immetteremo nel dispositivo.

L' efficienza di trasduzione di un altoparlante è quindi espressa da un numero estremamente basso, che in buona sostanza si attesta su valori percentuali che possono variare dallo 0.5% al 3%, e che raggiunge in qualche raro caso lo strabiliante valore del 10% in presenza di altoparlanti con motori particolarmente potenti, membrane di grande diametro (ma piuttosto leggere), quindi frequenze di risonanza inevitabilmente piuttosto alte e bobine mobili di bassa resistenza, dato che nella formula per il calcolo dell' efficienza, che non sto a scrivere tanto non la legge nessuno, il Fattore di Forza che indica la potenza del magnete (BL) si trova al numeratore, come pure la superficie del cono (Sd) e la frequenza di risonanza (Fs), mentre al denominatore abbiamo la Resistenza della bobina, (Re), naturalmente la massa mobile (Mms) ed il fattore di merito (Qts).

Questa è già una visione semplificata che non tiene conto di alcune questioni, come ad esempio la RMA (resistenza meccanica delle sospensioni ne di XMA (reattanza meccanica delle sospensioni), ed ulteriori questioni pressochè trascurabili, MA VALE ESCLUSIVAMENTE PER ALTOPARLANTI A RADIAZIONE DIRETTA IRRADIANTI SU SEMISPAZIO, NON PER LE TROMBE.

Sensibilità
La sensibilità, invece, pur essendo connessa all' Efficienza, è invece il livello di pressione sonora emesso da un dato dispositivo ad una certa distanza, di solito in asse, con l' applicazione di una certa tensione in ingresso, che sulla Re specificata costituisce la potenza elettrica di 1W, e può essere in sintonia con l' efficienza calcolata, di solito a frequenze piuttosto basse (diciamo circa 150 Hz per un woofer o a 800 Hz per un midrange) ma sarà influenzata da una crescita del fattore di direttività dell' altoparlante a frequenze medio alte, che produrrà un aumento del valore di sensibilità, senza che l' efficienza vera e propria cambi affatto (anzi, di solito si riduce per effetto dell' aumento di Re e di Le).

Questa questione, cui la misura di sensibilità è assogettata, riguarda qualsiasi tipo di altroparlante, sia a radiazione diretta che a tromba.

Ma con le trombe, abbiamo alcune complicazioni in più: tanto più queste sono a dispersione ristretta e quindi a Fattore di direttività elevato, finiscono per assumere efficienza "virtuale" (ma concreta ai fini pratici) particolarmente più elevata, sia perchè la direttività aumenta, sia perchè sono in tutto e per tutto dei trasformatori acustici.

La maggior parte degli altoparlanti a tromba, infatti, è caratterizzata da efficienze pari a circa il 20 o 25% e a volte poco oltre (trasformatore acustico incluso). Quest' ultimo è il responsabile principale, ma non unico, del drastico aumento di efficienza del dispositivo, (e conseguentemente anche di sensibilità), perchè questo adatta l' alta impedenza meccanica della membrana vibrante a quella bassa dell' aria circostante (detto molto volgarmente).

Questo esempio che segue può illustrare la discrepanza che si osserva tra efficienza e sensibilità al variare della dispersione della tromba.
Se allo stesso driver a compressione di identici parametri BL, Sd, Mms, Fs, Qts, Sd/St (quelli che ci permettono di calcolare l'efficienza), noi cambiamo solo la tromba, passando da una ad ampia dispersione con Fattore di direttività modesto ad una di dispersione stretta, con Fattore di direttività più elevato, potremmo osservare una variazione di sensibilità fra circa 108 a 113 dB SP (o anche più), nel mentre che l' efficienza dell' altoparlante è in realtà sempre la stessa. La variazione è prodotta dal maggior concentramento di energia, che produce un valore più elevato.

Dato che l'efficienza del driver a compressione non viene mantenuta ad oltranza al crescere della frequenza, ma ad un certo punto comincia a calare a causa della massa della membrana (e calerebbe di conseguenza anche la sensiblità misurabile in asse), le vecchie trombe esponenziali, che al crescere della frequenza restringono via via l' angolo di emissione, sono in grado di compensare il calo di efficienza, mantenendo in questo modo la sensibilità quasi costante, in una sorta di auto-equalizzazione acustica (non esente da problemi di altra natura) per aumento del Fattore di DIrettività.
Invece, le trombe a direttività costante, ad esempio, non disponendo di questo meccanismo, devono per forza essere equalizzate inviandogli un segnale di ampiezza (potenza) crescente.

Si deve sempre tenere presente che queste assunzioni sono valide sempre e solamente per bande di lavoro sostanzialmente ridotte alla banda passante effettiva dei dispositivi, ma che tendono a perdere validità solo appena ai margini di essa, e qualsiasi driver a compressione incomincia ad avere cali di efficienza (e di sensibilità vera) già a frequenze prossime ai 4000 Hz, quando in realtà li si cerca di usare e con discreto successo fino a 15000.

Parlare di alta efficienza ed alta sensibilità come se fossero intercambiabili ci può anche stare solo per discorsi molto generici, tanto è chiaro che quando si parla in termini di dB SPL si sta parlando sempre e soltanto di sensibilità.
Ciò può andare bene fino a quando non si devono fare calcoli precisi per determinare le prestazioni ESATTE dei dispositivi, che sono però quelli che devono essere fatti per mettere insieme un impianto multivia a tromba che abbia buone probabilità di funzionare bene o per progettare un impianto che debba sonorizzare grandi spazi in modo adeguato.

Marcello Croce

grazie
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Re: Efficenza e sensibilità

#2 Messaggio da MarioBon »

[quote=post precedente"]Ma con le trombe, abbiamo alcune complicazioni in più: tanto più queste sono a dispersione ristretta e quindi a Fattore di direttività elevato, finiscono per assumere efficienza "virtuale" (ma concreta ai fini pratici) particolarmente più elevata, sia perchè la direttività aumenta, sia perchè sono in tutto e per tutto dei trasformatori acustici.[/quote]

qui c'è un po' òa solita confusione. L'aumeto del fattore di direttività aumenta l'SPL ma non il rendimento.

Un'altra imprecisione rigurda la definizione di sensiilità che viene espressa in SPL riferiti ad un metro di distanza con 2.83 Vrms applicati indipenentemente dall'impedenza dell'altoparlante. E' stato convenuto di misurare con 2.83 Vrms perchè questa tensione corrisponde a 1W su 8 Ohm.

Malgrado questa spiegazione ilSig. Calabrese continua a fare confusione tra sensibilità ed efficienza.
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