Estudio del efecto de las no linealidades de los transductores acústicos de graves en las prestaciones de cajas acústicas

Abstract

[ES] En el presente proyecto se exponen los efectos que existen en los parámetros de entrada de un altavoz a determinados niveles de señal y como estas variaciones afectan los parámetros de salida del altavoz teniendo en cuenta el diseño de una caja acústica tanto abierta como cerrada. Para ello se partió de que el desplazamiento del transductor no supere el 10% entrando a la zona no lineal del altavoz, ya que en las variables de cálculo no se va a superar una excursión máxima (X_(max)) del altavoz. Justificando así el rango de trabajo de la variación de los parámetros, partiendo de la de la resistencia eléctrica (R_e) en función de la temperatura, debido a que el altavoz al entrar en funcionamiento a alta potencia incrementa su temperatura y con ello la resistencia eléctrica, extrapolando el incremente de la R_e a un 50% del alineamiento inicial. Así mismo al no sobrepasar una X_max, la compliancia mecánica (C_ms) será variada hasta el decremento del 75% de su desplazamiento respecto a su valor lineal en reposo. Igualmente, el factor de fuerza sufre un decremento del 82 % como factor limitante antes de llegar a la X_max, respecto al punto de equilibrio del altavoz (X=0). Para desarrollar este proyecto, se hizo uso de dos softwares de cálculo, MATLAB y COMSOL. Con el primer software se desarrolló el cálculo de los diferentes diseños por medio de variables analíticas (ecuaciones y factores lineales de los parámetros T/S) y con el segundo se aplicó el cálculo por medio del método de elementos finitos de las mismas variables de manera estimada haciendo una correlación con el primer software, analizando los parámetros de salida en función de la frecuencia. Donde lLas pruebas determinaron que en todos los casos de diseño existe una variación notoria frente a un alineamiento inicial de diseño lineal contra el alineamiento final cuando el sistema entra en ejecución tomando en cuenta las variaciones no lineales.

[EN] In this project, the effects that exist in the input parameters of a transducer at high signal levels and how these variations affect the output parameters of the loudspeaker, considering the design of an acoustic box, both open and closed, are presented. For this purpose, it was assumed that the loudspeaker displacement does not exceed 10% entering the nonlinear zone of the loudspeaker, since in the calculation variables a maximum excursion (X_(max)) of the loudspeaker is not going to be exceeded. Thus, justifying the working range of the variation of the parameters, starting from the electrical resistance (R_e) as a function of temperature, because the loudspeaker increases its temperature and with it the electrical resistance when operating at high power, extrapolating the increase of the (R_e) to 50% of the initial alignment. Likewise, as (X(max)) is not exceeded, the mechanical compliance (C_ms) will be varied up to a 75% decrease of its displacement with respect to its linear value at rest. Likewise, the force factor suffers a decrease of 82% as a limiting factor before reaching the (X_(max)), with respect to the equilibrium point of the loudspeaker (X=0). To develop this project, two calculation softwares, MATLAB and COMSOL, were used. With the first software the calculation of the different designs was developed by means of analytical variables (equations and linear factors of the T/S parameters) and with the second one the calculation was applied by means of the finite element method of the same variables in an estimated way making a correlation with the first software, analyzing the output parameters as a function of the frequency. The tests determined that in all the design cases there is a notorious variation against an initial linear design alignment versus the final alignment when the system enters execution, considering the non-linear variations.