Distorsione di intermodulazione IMD

[daniele_celeghin]

La misura della distorsione armonica viene effettuata inviando una sinusoide alla volta all’altoparlante, quindi una situazione lontana dalla riproduzione della musica. Una misura che dovrebbe avvicinarsi un po’ di più è la IMD, iniettando all’altoparlante due toni puri e vedere che distorsioni per sottrazione/addizione (e multipli) produce.
Mentre per la misura dell’IMD degli amplificatori ho trovato alcuni standard, per esempio SMPTE che prevede due toni, uno a 60 e l’altro a 7000 Hz con un rapporti di energia 4:1 tra i due, per gli altoparlanti non ho trovato nulla.
A rigor di logica, visto che è una misura di intermodulazione, i due toni dovrebbero essere riprodotti dal medesimo altoparlante, per un midwoofer tagliato a 2000 Hz, credo abbia ben poco senso inviare un tono a 4000 Hz che sarà riprodotto dal tweeter, al massimo, tale misura potrebbe essere utile per vedere che succede con cross-over ripidi ed a 6 dB ottava.
Per curiosità, qualcuno ha esperienza nella misura della IMD sui diffusori? Che coppia di frequenze scegliere per un woofer e per il tweeter. Le due sinusoidi meglio alla medesima pressione acustica? A che pressione fare le misure? 90 dB?
Che ne pensate?

[MarioBon]

se cerchi con google:
misura della distorsione di intermodulazione negli altoparlanti
viene questo:

Standard di Misura e Metodologie

I test vengono eseguiti tramite standard internazionali (es. IEC 60268-5), utilizzando specifiche combinazioni di frequenze e rapporti di ampiezza.

Metodo SMPTE: Utilizza un tono a bassa frequenza (es. \(60\,\text{Hz}\)) e uno ad alta frequenza (es. \(7\,\text{kHz}\)), con un rapporto di ampiezza solitamente di 4:1. Misura la modulazione dell'ampiezza del tono alto a opera di quello basso.

Metodo DIN: Molto simile al metodo SMPTE, usa però un rapporto di frequenze pari a 4:1 con toni a \(250\,\text{Hz}\) e \(8\,\text{kHz}\).

Metodo CCIF: Utilizza due toni ad alta frequenza molto vicini tra loro (es. \(14\,\text{kHz}\) e \(15\,\text{kHz}\) con ampiezza 1:1). Questo test è ideale per evidenziare i prodotti di intermodulazione del terzo ordine (\(2f_1 - f_2\) e \(2f_2 - f_1\)), che cadono proprio nell'intervallo tra i due toni di base.

Metodo IEC (con rumore rosa): Utilizza un tono di prova in combinazione con un rumore di fondo per simulare le condizioni di ascolto reali della musica.

Poi ci sono i metodi utilizzati da Audio Review (TND, rumore rosa bucato, ecc.) e le misure basate su stimoli multitono (che sono le migliori). Volendo si può misurare la distorsione di intermodulazione con segnali musicali.

per saperne di più vedere:
Multitone Testing of Sound System Components—Some Results and Conclusions, Part 1: History and Theory*
EUGENE CZERWINSKI, ALEXANDER VOISHVILLO, AES Member, SERGEI ALEXANDROV, AND ALEXANDER TEREKHOV
della Cerwin Vega Inc., (AES Sustaining Member), Simi Valley, CA, 93065, USA - pubblicato nel 2001
Nei 25 anni trascorsi il metodo è stato migliorato.

Le misure multitono sono usate anche da Klippel.
vedere anche
https://www.cieri.net/Area%20protetta/M ... ulsivo.pdf
https://www.audioreview.it/tecnica/tota ... rtion.html

[daniele_celeghin]

Grazie Mario, provo dare un'occhiata ai link che mi hai dato. Alcuni standard sono però utilizzabili più che alto su elettroniche. Interessante inviare un tono di prova con un rumore di fondo, non ho idea se riesco a riprodurre un tale segnale e soprattutto come andrebbe "costruito", non ne avevo mai sentito parlare ma l'idea mi sembra molto buona. Come rumore potrebbe andare bene un rumore bianco ? Poi sarebbe da capire quale rapporto di intensità utilizzare tra il rumore ed il tono.
Se capisco da quanto scrivi, sei più propenso verso il multi tono, la mia Clio (Clio 14) permette facilmente di produrre un segnale multitono anche se non posso decidere l'intensità delle singole sinusoidi (posso deciderlo solo se utilizzo 2 toni e non di più), ma potrei provare a preparare un file apposito. Trovi che la misura multitono per misurare la IMD sia utile per capire la pulizia di un diffusore? Ben accetti i tuoi consigli.
Grazie!

[MarioBon]

Con gli altoparlanti si usa esclusivamente rumore rosa.
Con il rumore rosa ogni banda con la stessa larghezza percentuale (terzo, ottava, decade,...) trasporta la stessa energia (la stessa potenza). Per es. tra 100 e 200 Hz (una ottava) c'è la stessa energia che c'è tra 8000 e 16000 Hz (una ottava). Il rumore bianco brucia i tweeter (riceverebbe 40 volte la potenza del woofer).

Il rumore multitono produce tutte le forme di distorsione contemporaneamente: armonica, sub armonica, intermodulazione e Doppler.
Quando ascolti musica tu senti tutte le forme di distorsione contemporaneamente. Si può preparare uno stimolo multitono con larghezza di banda da 20 a 20kHz e farsi una idea precisa di come funziona l'altoparlante.

Le misure standardizzate (per l'intermodulazione) sono nate per gli amplificatori che funzionano in modo molto diverso dagli altoparlanti. In un altoparlante la distorsione di intermodulazione prodotta dipende dalla frequenza più bassa presente nello stimolo.
Nell'amplificatore no (quindi basta misurare, al limite, con una singola coppia di frequenze).

considera questa tabella che mostra lo spostamento in funziona della frequenza a parità di SPL:

200 Hz => spostamento 0.38 millimetro
100 Hz => spostamento 1.52 millimetro (un 8" produce 96 dB a un metro, 90 dB a 2 metri)
50 Hz => spostamento 6.08 millimetri
25 Hz => spostamento 24.32 millimetri (4.86 centimetri picco-picco)

quindi un woofer può produrre pressioni molto alte oltre i 200 Hz (dove lo spostamento richiesto è piccolo) ma appena si aggiunge un tono a bassa frequenza nello stimolo la distorsione schizza a valori altissimi.

[daniele_celeghin]

Con gli altoparlanti si usa esclusivamente rumore rosa.
Con il rumore rosa ogni banda con la stessa larghezza percentuale (terzo, ottava, decade,...) trasporta la stessa energia (la stessa potenza). Per es. tra 100 e 200 Hz (una ottava) c'è la stessa energia che c'è tra 8000 e 16000 Hz (una ottava). Il rumore bianco brucia i tweeter (riceverebbe 40 volte la potenza del woofer).

Il rumore multitono produce tutte le forme di distorsione contemporaneamente: armonica, sub armonica, intermodulazione e Doppler.
Quando ascolti musica tu senti tutte le forme di distorsione contemporaneamente. Si può preparare uno stimolo multitono con larghezza di banda da 20 a 20kHz e farsi una idea precisa di come funziona l'altoparlante.

Le misure standardizzate (per l'intermodulazione) sono nate per gli amplificatori che funzionano in modo molto diverso dagli altoparlanti. In un altoparlante la distorsione di intermodulazione prodotta dipende dalla frequenza più bassa presente nello stimolo.
Nell'amplificatore no (quindi basta misurare, al limite, con una singola coppia di frequenze).

considera questa tabella che mostra lo spostamento in funziona della frequenza a parità di SPL:

200 Hz => spostamento 0.38 millimetro
100 Hz => spostamento 1.52 millimetro (un 8" produce 96 dB a un metro, 90 dB a 2 metri)
50 Hz => spostamento 6.08 millimetri
25 Hz => spostamento 24.32 millimetri (4.86 centimetri picco-picco)

quindi un woofer può produrre pressioni molto alte oltre i 200 Hz (dove lo spostamento richiesto è piccolo) ma appena si aggiunge un tono a bassa frequenza nello stimolo la distorsione schizza a valori altissimi.

Grazie Mario per le tue informazioni.
Buona giornata