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 Sospensione pneum. vs BassReflex vs altri caricamenti (cc) 
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Messaggio Sospensione pneum. vs BassReflex vs altri caricamenti (cc)
Salve a tutti, 

Se possibile, vorrei poter comprendere meglio, magari anche con l'ausilio di grafici, le differenze quantitative in termini di a) escursione dell'equipaggio mobile, b) distorsione e c) potenza sopportata che intercorrono tra i sistemi soprammenzionati (e soprattutto tra quelli in sospensione pneumatica e bass reflex) alle varie frequenze udibili e più precisamente, facendo riferimento ad un sistema caricato in bass reflex:

1) alle bassissime frequenze cioè al di sotto sotto della frequenza di accordo (quando cioé l'escursione dell'equipaggio mobile del woofer caricato in bass reflex, se ho capito bene, è limitata unicamente dalla elasticità delle sue sospensioni meccaniche cioè spider + bordo in gomma o in foam o in tela ).

2) Alla frequenza d'accordo, quando l'escursione dell'equipaggio mobile è minima.

3) al di sopra della frequenza d'accordo.

Inoltre anni fa lessi che i bass reflex hanno una risposta ai transitori di gran lunga peggiore rispetto ad una sospensione pneumatica. In altri termini, applicando un impulso,  le oscillazioni dell'equipaggio mobile da esso causate terminerebbero molto prima nel sistema in sospensione pneumatica rispetto a quello caricato in bass-reflex. Ciò è vero anche oggi? E in caso affermativo,  cosa comporta tutto ciò a livello di percezione acustica? Bassi più controllati e intellegibili con la sospensione pneumatica e presenza di code e bassi sporchi con il bass reflex?

Grazie in anticipo 


Ultima modifica di musicalive il 22/01/2018, 12:14, modificato 3 volte in totale.



21/01/2018, 18:08
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Messaggio Re: Sospensione pneumatica vs bass reflex vs altri caricamen
Mamma mia, che argomento... :shock:
E chi se la perde (qui e...altrove :) ) quella che (prevedo) sarà una "guerra" tra opposte fazioni?
;)


21/01/2018, 19:46
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Messaggio Re: Sospensione pneumatica vs bass reflex vs altri caricamen
La funzione di trasferimento di un woofer caricato in cassa chiusa è quella di un filtro passa alto del secondo ordine. La risposta impulsiva, se il Qt è minore o uguale a 0.5 non presenta oscillazioni (va dal massimo verso lo zero senza attraversarlo). Se il Qt è maggiore di 0.5 (in particolare se va oltre 1) allora la risposta impulsiva presenta delle oscillazioni (vedere figura nel prossimo post).
La funzione di trasferimento di un reflex è quella di un filtro passa alto del quarto ordine. Essendoci 4 poli questi possono essere:
- 2 coppie di poli complessi e coniugati
- una coppia di poli complessi coniugati più due poli reali
- 4 poli reali.
A seconda delle combinazioni e della "distanza" tra le frequenze di polo si ottengono allineamenti che vanno dal quasi-B3 al C4. Per quanto riguarda la risposta impulsiva si può ottenere una risposta sovrasmorzata (doppia pendenza, QB3) o una risposta con molte oscillazioni (C4).
Per quanto riguarda lo spostamento dell'apparato mobile:
Nella cassa chiusa, se Qt è minore o uguale a 0.5, lo spostamento è una funzione monotona non crescente: parte da un certo valore (a frequenza zero), rimane praticamente costante per un tratto e quindi decresce come l'inverso della frequenza.
Nel reflex la cosa è un po' più complicata perché a frequenza zero l'altoparlante non è caricato (quindi il diaframma si sposta di più). Alla frequenza di risonanza del reflex, invece, si osserva un minimo nello spostamento del woofer attivo ed un massimo nell'ampiezza dell'oscillazione della massa d'aria nel condotto. In teoria alla Fb il woofer dovrebbe essere fermo, le perdite nel volume e nel portello impediscono di raggiungere questo risultato.
Al di sopra di Fb lo spostamento del woofer in TEB o in reflex tende agli stessi valori.
Il reflex funziona in un intorno abbastanza limitato della frequenza di accordo.

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22/01/2018, 15:48
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Messaggio Re: Sospensione pneumatica vs bass reflex vs altri caricamen
Questa è la risposta all'impulso (delta di Dirac) di un filtro passa alto del secondo ordine per tre valori di Qt. In pratica la risposta impulsiva di un woofer in cassa chiusa con risposta piatta al di sopra della frequnza di risonanza del sistema.
Immagine
Cose simili si ottengono anche con il reflex (ma bisogna sommare il contributo dell'attivo e del condotto).

Le caratteristiche (funzione di trasferimento e risposta impulsiva) di un sistema elettrico, meccanico o elettroacustico (per non dire termico o pneumatico ecc.) dipendono dal numero dei poli e dalla loro distribuzione presenti nella funzione di trasferimento (vds Teoria dei Filtri o anche un buon testo di controlli automatici o di meccanica delle vibrazioni).

Distorsione:
- nella TEB la distorsione prodotta dal woofer e dovuta alla non linearità della parte meccanica viene ridotta dalla componente lineare costituita dall'aria nella cassa (almeno finché le compressioni all'interno della cassa sono lineari). Questa linearizzazione è presente a tutte le frequenze. Come effetto collaterale lo spastamento (a frequenza zero) risulta limitato.

- Nel reflex la distorsione armonica prodotta nell'intorno della Fb è sicuramente molto bassa (il diaframma è quasi fermo) ma l'intermodulazione dipende da cosa succede sotto alla Fb. In presenza di sub-sonici (o di un certo contenuto di frequenze inferiore a Fb) l'intermodulazione potrebbe anche essere alta. Un problema non secondario riguarda i condotti di accordo che possono annullare tutti i vantaggi ottenuti dal reflex.

Alla fine è meglio il reflex o la cassa chiusa? Dal punto di vista progettuale dipende da quello che si deve ottenere (dalle specifiche di progetto). Se invece se ne fa una questione di fede allora ogni setta avrà il suo idolo.

Non va trascurato quello che succede quando il sistema viene portato in un ambiente chiuso in prossimità di pareti riflettenti. In ambiente il TEB si avvantaggia per il roll on meno mercato (12 dB/ott).

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22/01/2018, 15:53
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Messaggio Re: Sospensione pneumatica vs bass reflex vs altri caricamen
Reflex di ordine superiore. Si possono realizzare sistemi reflex con più cavità variamente accordate. Tutti questi sistemi soffrono di alcune limitazioni:
- la velocità dell'aria nei condotti
- le perdite per attrito (o assorbimento)
- le risonanze interne
- la crescente difficoltà costruttiva.

In un sistema risonante se le perdite sono eccessive l'effetto della risonanza si attenua e con essa l'efficacia del sistema. Purtroppo se le riflessioni all'interno del mobile non sono ben assorbite, ritornano all'esterno producendo mascheramento. Quindi da una parte si dovrebbe mettere assorbente per ridurre il mascheramento, dall'altra non se ne dovrebbe mettere per non vanificare i vantaggi (vedi per esempio il reflex aperiodico).
Nelle casse di volume non troppo grande e con tagli passa basso abbastanza bassi si può anche fare a meno di mettere l'assorbente e il problema non si pone.
Nei sistemi a due vie la qualità della risposta alle frequenze medie dipende, tra le altre cose, anche da quanto assorbente c'è nel volume di carico del woofer.

Ancora una volta si sceglieranno le soluzioni più adatte allo scopo. Non è un caso se si vedano pochi midrange caricati in reflex.
Recentemente Elac ha presentato un diffusore (provato da Audio Review) con un carico particolare:
http://audioitalia.mondoforum.com/viewtopic.php?f=20&t=840&p=12345&hilit=elac#p12345

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22/01/2018, 16:33
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Messaggio Re: Sospensione pneumatica vs bass reflex vs altri caricamen
Queste sono le funzioni di trasferimento del TEB e del reflex.
Immagine
Per trovare la risposta impulsiva basta applicare la trasformazione inversa di Fourier.
Nota: la funzione di trasfermento della TEB è normalizzata rispetto alla risonanza del sistema quindi s=jw/w0.
Nella funzione di trasferimento del reflex s= jw

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22/01/2018, 17:14
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Messaggio Re: Sospensione pneumatica vs bass reflex vs altri caricamen
Potenza sopportata da un sistema reflex rispetto alla TEB

da zero alla prima della Fb => meno (arriva prima a fondo corsa)
nell'intorno di Fb => di più
oltre Fb => la stessa

Questo almeno in linea di principio.
Il reflex al di sotto della FB, si comporta come un dipolo e la potenza acustica prodotta, per la frequenza che tende a zero, tende a zero.

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22/01/2018, 17:45
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Messaggio Re: Sospensione pneumatica vs bass reflex vs altri caricamen
Mario,
grazie di cuore per l'impegno e il tempo dedicatomi, ma la tua trattazione è in molti punti troppo complicata (almeno per me) e prevede, per una comprensione totale del testo, conoscenze matematiche specialistiche che ahimè non ho (funzione di trasferimemto, poli ecc).

Del resto, ho posto la domanda nella rubrica "Nessuno nasce imparato" sperando di poter apprendere qualcosa di nuovo partendo dal "basso" delle mie conoscenze. Pur avendo studiato (molto bene) matematica e fisica al liceo scientifico e le stesse materie alla facoltà di medicina, francamente divere parti dei tuoi posts rimangono per me "oscure".

Se, quando hai un po' tempo, riuscissi a "tradurre" ciò che hai pazientemente scritto in qualcosa di più semplice e comprensibile (ma non per questo meno accurato) anche ai "non addetti ai lavori" e se potessi usare degli esempi pratici, ti saranno grati non solo il sottoscritto, ma credo anche tutti coloro che non hanno frequentato un corso di matematica, fisica e ingegneria espressamente dedicato a queste tematiche.

Sarebbe altresì interessante poter comparare i risultati che si possono ottenere con uno stesso woofer (con parametri di Thiele/Small che ne consentono l'uso sia in reflex che in sospensione pneumatica) e vedere cosa succede alla risposta in frequenza, escursione massima e distorsione alle varie frequenze percepibili (da 16 Hz in su), "giocando" con il volume del diffusore, frequenza di accordo ecc, allo scopo di ottenere il miglior compromesso possibile quanto a prestazioni globali alle basse frequenze.

Parimenti, un altro esempio utile sarebbe quello di usare (al contrario del caso precedente) due woofer di qualità costruttiva analoga, il primo espressamente progettato per la sospensione pneumatica, il secondo per il bass reflex e quindi esaminarne il comportamento a partire da 16 Hz usando il "miglior" progetto che si può costruire attorno ad ognuno di essi.

Capisco, da quello che scrivi che tutto deve essere messo in relazione agli obiettivi che si vogliono ottenere (e quelli di una cassa da discoteca sono certamente diversi da quelli di una cassa per uso casalingo ecc.).
Diciamo che a noi appassionati di musica riprodotta interessa soprattutto il miglior compromesso tra distorsione/pressione sonora (e quella che volgarmente può definirsi "pulizia del messaggio sonoro") anche alle bassissime frequenze (cioé anche al di sotto della frequenza d'accordo di un sistema reflex e di quelle di risonanza di un diffusore in genere) che sono tralasciate alle misure (e non capisco perchè) da tutte le riviste nazionali e internazionali.

Avrei tante domande da porti riguardo a tutto il materiale che hai pazientemente scritto, ma prima mi auguro tu possa trovare il tempo (e per quanto mi riguarda non ho nessuna fretta) di tradurlo in un linguaggio più semplice a tutti e quindi partire da li.

Ti ringrazio di nuovo e ti auguro una buona giornata.

Luigi


23/01/2018, 10:43
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Messaggio Re: Sospensione pneumatica vs bass reflex vs altri caricamen
In HiFi non c'è una differenza così marcata tra un woofer realizzato per la cassa chiusa o per il reflex. I woofer che si usano sono tutti abbastanza cedevoli, con frequenze di risonanza "basse" e dotati delle tipiche sospensioni esterne in gomma.
Il progetto di un sistema deve partire dalle specifiche:

- costo (che è il primo requisito e va fissato obbligatoriamente)
- ingombro (dimensioni), sensibilità, minima freq. riprodotta
- massimo SPL (in relazione all'ambiente)
- per un sistema passivo serve anche l'impedenza elettrica nominale.

Per quello che resta ci si potrebbe anche accontentare delle vecchie norme DIN.

Il alcune particolari applicazioni potrebbe essere importante il peso, la resistenza agli agenti atmosferici, la possibilità di sopportare potenza per lunghi periodi e altro ancora.

Tra ingombro, sensibilità e minima freq. riprodotta se ne possono dare 2: la terza viene di conseguenza. Non è possibile realizzare un sistema passivo

- arbitrariamente piccolo,
- con risposta arbitrariamente estesa verso il basso
- con sensibilità arbitrariamente alta.

Bisogna quindi stabilire una priorità.
Nei sistemi attivi la questione della sensibilità si supera aumentando la potenza dell'amplificatore (e con l'equalizzazione) quindi c'è maggiore libertà anche se alcune limitazioni restano (ma si può aggiungere la controreazione...).

Note queste specifiche si può decidere quale woofer utilizzare e, se non si trova già fatto, farlo realizzare. Si può anche decidere se usare uno o più woofer.

Per quanto riguarda l'autocostruzione ci sono due strade:
La strada più impegnativa è studiare quello che c'è da studiare.
La strada (relativamente) più semplice è realizzare un sistema sfruttando i filtri cross-over digitali, la multiamplificazione e magari un DRC. In questo secondo caso la soluzione in cassa chiusa è la più semplice e la più indicata.

Alla fine il sistema "migliore" è quello che rispetta le specifiche con i costi minori.

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24/01/2018, 14:13
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Messaggio Re: Sospensione pneumatica vs bass reflex vs altri caricamen
Capisco gli aspetti che citi, ma proverò a porre la questione in termini differenti (probabilmente, a causa della mia ignoranza in materia, sbagliando).

Supponiamo di avere un woofer da 12" in sospensione pneumatica come quello della AR 3a con frequenza di risonanza del sistema altoparlante + cassa di 40 Hz circa e poniamo di avere un woofer da 12" di qualità analoga
accordato intorno ai 35 Hz in un volume idoneo (tipo, se non ricordo male, la vecchia B&W 801 II in bass reflex o altri diffusori con woofer da 12" in cassa aperta).
Cosa succede alla prima ottava (16-32 Hz) in termini di distorsione alla stessa pressione sonora? Come sono controllate le sovraescursioni subsoniche o comunque sotto la frequenza d'accordo che si possono osservare in talune circostanze come ad esempio utilizzando dischi in vinile non perfetti e senza l'ausilo dei filtri subsonici?

Perchè la prima ottava è così trascurata alle misure? È come se le misure si facessero solo fino a 10.000 Hz.
In entrambi i casi sono "7 note" , ma probabilmente ci sono molte più persone capaci di sentire le frequenze bassissime rispetto a quelle acute (e praticamente solo armonici) oltre i 10.000 Hz.

Inoltre, per evitare pericolosi "fondo corsa" al di sotto della frequenza d'accordo, credo che le sospensioni di un woofer destinato a un bass reflex, in comparazione ad uno in sospensione pneumatica, debbano essere comunque relativamente molto più rigide (o perlomeno il woofer deve avere una piastra posteriore del magnete a "tazza") e pertanto meno lineari dell'aria con ripercussioni negative non solo al di sotto della frequenza d'accordo ma anche a frequenze relativamente più elevate.

Potrai di nuovo dirmi che è possibile progettare un sistema in bass reflex accordato molto in basso, magari a 20 Hz, che ha un comportamento di distorsione simile o migliore ad una sospensione pneumatica, a partire dai 20 Hz in su . Tuttavia, ritengo, avrebbe poco senso logico e pratico visto che a questo punto si perderebbero i vantaggi di maggior efficienza in una regione (quella dei 40 HZ) sicuramente a più alto contenuto energetico rispetto a quella della prima ottava.
Ingegneristicamente si potrebbe fare anche una formula 1 a gasolio e avere la stessa potenza di una a benzina, ma avrebbe poi poco senso pratico, oltre a probabilmente un peso nettamente superiore, una cilindrata maggiore e/o maggiori complessità progettuali e costruttive e quindi, in definitiva, svantaggi ben superiori ai possibili vantaggi.

Sbaglio qualcosa nei miei ragionamenti?

Sebbene tu dica che praticamente non ci siano differenze, perlomeno da un punto di vista ingegneristico, nell'avvalersi di un tipo di caficamento o di un altro, tuttavia a me pare le le casse chiuse abbiano in genere (con poche eccezioni) dei bassi "più puliti" con una maggiore intellegibilità della linea melodica. In altri termini ( e anche al di sopra della frequenza d'accordo), le singole note di un basso elettrico o il timbro delle pelli di una grancassa ecc. , sono più individuabili nei sistemi chiusi mentre di solito appaiono come una "melma" indistinguibile nei sistemi aperti. Si da spesso colpa all'ambiente, capro espiatorio di tutti i problemi audiofili, ma da confronti eseguiti nello stesso ambiente, non è proprio così.
Naturalmente non ho mai potuto confrontare due diffusori progettati dallo stesso progettista per ottenere le stesse identiche prestazioni in gamma bassa con le due differenti tipologie di caricamento.


Ultima modifica di musicalive il 24/01/2018, 21:59, modificato 1 volta in totale.



24/01/2018, 19:46
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