Nærfeltsmåling av en høyttalers strålingsimpedans som grunnlag for inversfiltrering av romresponsen

Abstract

Denne rapporten omhandler en metode for å måle total utstrålt effekt i nærfeltet til en elektrodynamisk høyttaler, samt for å kunne påvise omgivelsenes påvirkning på effekten. Teorien omkring hvordan en høyttaler blir påvirket av moder og grenseflater i omgivelsene har blitt gjennomgått. Det samme gjelder en del modeller og tilnærminger for en høyttaler i lukket kabinett, som stivt stempel i uendelig baffel og stempel i enden av langt rør. Dette har vært nødvendig som et grunnlag for å kunne tyde målingene som har blitt gjort, og for å sette forventinger til hvordan målingene skal variere mellom forskjellige omgivelser. Tre aspekter tilknyttet strålingsimpedansen og den utstålte effekten har blitt studert i detalj. Målingenes samsvar med forenklede modeller av systemet. Resultatet av den beregnede utstålte effekt i forhold til forventningene. Endringen mellom måleresultatene av effekt i forskjellige omgivelser. Teksten vil altså dekke et forholdsvis stort område innen høyttalerteknologi og romakustikk. Målingene har blitt utført både i ekkofritt rom og utendørs med 1 reflekterende plan inntil høyttaleren. Metoden går ut på å benytte 2 mikrofoner, hvor lydtrykket finnes som middelverdien mellom målingene, og partikkelhastigheten ut fra differansen mellom mikrofonene, som har gitt et estimat av strålingsimpedansen og den utstrålte effekten. For å undersøke i hvilken grad dette estimatet samsvarer med mer eksakt verdier, har det blitt benyttet et laservibrometer for å måle den virkelige svingehastigheten til høyttalermembranet. Dette måleoppsettet har krevd en del forberedelser for å kunne tilpasses optimalt til systemet det måles på. Blant annet feil som følge av nærfeltseffekter og instrumenteringsfeil har blitt forsøkt å holdes på et minimum, noe rapporten også vil gi et innblikk i. I kapittelet om målinger vil det fremgå at visse resultater ikke innfrir forventningene i like stor grad som ønskelig. Dette har medført et større fokus på måleteknikk og det vil vises vesentlig mer detaljer knyttet til enkelte av målingene enn det som først var planlagt. Resultatene av målingene viser at det lar seg gjøre å måle strålingsimpedansen til en viss grad med måleoppsettet som benyttes. Teorien rundt baffel og rør modellene har blitt brukt som en nærmeste fasit til hvordan resultatene bør være. Her har imaginærdelen av strålingsimpedansen har vist seg å samsvare godt med modellene, mens realdelen avviker i noe større grad. Målingene av endringen mellom de forskjellige omgivelsene har dessverre ikke svart helt til forventningene, spesielt ikke ved de laveste frekvensene hvor nettopp omgivelsene har størst innvirkning. Den utstålte effekten kan bare bli beregnet med denne metoden om man tar høyde for begrensningene tilknyttet baffel og rør modellene. Trykkfordelingen på overflaten til membranet og avviket fra stivt stempel tilnærmingen i modellene må kompenseres for, da spesielt ved høyere frekvenser. På grunn av problemene som oppstod i tilknytning til målingen av strålingsimpedansen i seg selv og uoverensstemmelsen med den forventete påvirkning fra omgivelsene, ble det ikke i oppgaven rukket å foreta en sammenligning av den beregnete ustrålte effekten fra målingene og en mer eksakt måling med alternativ metodikk. Rapporten kan sees på som en introduksjon til denne måleteknikken der bakgrunnsteorien for de fleste valgene er inkludert. Resultatene viser at det kanskje ikke er mulig å foreta slike målinger på en såpass primitiv måte, men det gjenstår nok en del arbeid før slike konklusjoner helt kan trekkes. Forhåpentligvis vil dette skrivet være interessant lesning og noe det kan jobbes videre med.