Direccionalidad de los altavoces
La direccionalidad del sonido es un requisito básico de las fuentes sonoras que se emplean en acústica de edificios y salas. Las normas ISO 140 (sobre acústica de edificios) e ISO 3382-1 (sobre acústica de salas) especifican cuál es la desviación máxima admisible en la presión sonora media, en cualquier dirección y en función de la frecuencia.
Estas dos normas establecen límites diferentes; la ISO 3382-1 es algo más estricta que la ISO 140.
La direccionalidad de una fuente sonora viene dada principalmente por la forma de su envolvente (caja) y, en menor medida, por sus altavoces. Las formas que producen una emisión más uniforme son los poliedros regulares —los sólidos platónicos—: el tetraedro, el cubo, el octaedro, el dodecaedro y el icosaedro.
Montaje de los altavoces en un dodecaedro
El dodecaedro, con sus doce caras, se ajusta bien a los requisitos de direccionalidad de las normas ISO. Un pariente del dodecaedro es el icosidodecaedro, que tiene 12 caras pentagonales y 20 caras triangulares. Esas pequeñas caras triangulares reducen el diámetro exterior total y dejan espacio para montar conectores, asas, orificios roscados y apoyos de goma, lo que da como resultado un dispositivo más ergonómico y con mejor estética. Todas esas ventajas justificaron la elección del icosidodecaedro como forma para el Modelo 4292-L, aunque resulta más difícil de construir que un dodecaedro.
 Asa |
 Apoyos de goma |
 Orificio de montaje |
Rango de frecuencia de los altavoces
La norma ISO 140 establece un rango de frecuencia mínimo de 100 a 3150 Hz en bandas de 1/3 de octava. Opcionalmente, puede ampliarse por ambos extremos hasta las bandas de 50 Hz y 5000 Hz. En cuanto a la norma ISO 3382-1, establece un rango mínimo de 125 Hz a 4 kHz en bandas completas de octava. Si se hacen medidas del índice de transmisión del habla (STI), también se requiere la banda de octava completa de 8 kHz. Por tanto, el rango resultante para cubrir estas normas y todas sus aplicaciones se extiende desde 50 Hz hasta 10 kHz en bandas de 1/3 de octava. Para conseguir este rango, la fuente debe incorporar altavoces de banda ancha. En algunos casos podría ser útil añadir un altavoz de graves para las bajas frecuencias, pero eso complica el diseño de la fuente y hace que no sea concéntrica. La opción preferida consiste en cubrir todo el rango con 12 altavoces de banda ancha.
Aparte del rango del espectro, la norma ISO 140 también especifica que, en una sala de emisión dada, el nivel entre bandas de 1/3 de octava adyacentes no debe diferir en más de 6 dB. La fuente sonora no puede garantizar este requisito por sí sola, ya que también depende de las propiedades acústicas de la sala. Por tanto, puede ser necesario ecualizar la señal de la fuente.
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El amplificador de potencia Modelo 2734 de Brüel & Kjaer ya sumnistra un señal de ruido "pre-ecualizada" al Modelo 4292-L; con ello se minimiza la posibilidad de que la diferencia de nivel entre bandas adyacentes sea superior a 6 dB en medidas reales.
Estabilidad optimizada
Aunque las normas no lo mencionen, la estabilidad del nivel de salida y del espectro a lo largo del tiempo es una propiedad muy importante, a la que a menudo no se presta la debida atención. La fuente de sonido OmniPower Modelo 4292-L puede emitir a alta potencia durante muchas horas con variaciones mínimas en el espectro y en el nivel de salida.
En la refrigeración influye tanto el diseño de los altavoces individuales como la construcción de la envolvente de la fuente sonora. Los altavoces de la fuente OmniPower se desarrollaron específicamente para esta aplicación. En concreto, llevan unos imanes ligeros de neodimio mucho más pequeños que los imanes ferromagnéticos tradicionales. Su desventaja es que también tienen una superficie mucho menor desde la que irradiar el calor que generan. Para solucionar este problema, se incorporó un disipador. En conjunto, el peso del altavoz es muy inferior al de un diseño tradicional. También se le añadió capacidad de autorrefrigeración adicional mediante el uso de un conector de fase, que mejora la circulación de aire alrededor de la bobina de voz.
Con todo, el calor que irradia el altavoz debe disiparse en el entorno; para ello, era esencial emplear una caja metálica capaz de transportar la energía térmica desde el interior al exterior. En el Modelo 4292-L se utiliza una caja de aluminio, que optimiza el peso y la conducción térmica.
En los primeros diseños de la fuente de sonido OmniPower se producía un interesante fenómeno que sorprendió incluso al fabricante de altavoces. Los acabados eran de tan buena calidad que algunas cajas eran completamente herméticas. Cuando se calentaba el aire del interior de la caja, aumentaba la presión de aire en el interior. Como resultado, se restringía el movimiento de la membrana y la bobina de voz perdía parte de su capacidad natural de refrigeración. Cuando se hacía funcionar la fuente a alta potencia, la temperatura aumentaba sin control hasta que las bobinas de voz se quemaban. Para corregir este efecto se hizo un pequeño respiradero para igualar la presión dentro y fuera de la fuente sonora.
Medición del aislamiento acústico
En general, cuando se hacen medidas de aislamiento acústico interesa tener niveles de salida muy altos, para garantizar niveles lo bastante por encima del ruido de fondo en la sala de recepción. Por supuesto, para ello los altavoces deben hacer un esfuerzo importante, que los lleva a calentarse hasta alcanzar un equilibrio térmico con el entorno, o hasta que se funda la bobina de voz.
Una refrigeración eficaz garantiza que los altavoces alcancen el equilibrio térmico en el menor tiempo posible tras el calentamiento inicial de la bobina de voz. La resistencia eléctrica de la bobina de voz aumenta con la temperatura, lo que acarrea una reducción de la potencia acústica de la fuente. Este fenómeno, llamado compresión, aparece muy rápidamente, normalmente en los 10 segundos siguientes a la aplicación de una señal de alta potencia. En ese tiempo, el nivel de salida puede reducirse en unos 0,1 dB. A partir de ese punto, la bobina de voz sigue calentándose hasta alcanzar un estado de equilibrio térmico y la caída adicional de potencia de salida debe ser mínima, sobre todo durante una medición.
Unas palabras sobre el mantenimiento
Al igual que cualquier otro equipo de medida, una fuente sonora no solo debe funcionar conforme a sus especificaciones cuando es nueva, sino también después de años de uso. En ese sentido, Brüel & Kjaer ofrece un servicio de certificación para su Modelo 4292-L. El primer paso del proceso es una verificación de funcionamiento de la fuente. A continuación se le hace cualquier reparación que pueda ser necesaria. Por último, un laboratorio independiente lleva a cabo medidas para comprobar que funciona dentro de sus especificaciones.
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