Caixa acústica

Unha caixa acústica é a estrutura en que vai metido un altofalante. Estes dispositivos necesitan ir en caixas, posto que a membrana ten dous lados, exterior e interior. Cando o exterior da membrana crea unha onda, a membrana exterior crea esa mesma, pero oposta, é dicir, en fase inversa. Cando a exterior empuxa, a interior tira. Cando as presións son elevadas é mais fácil que a presión da membrana exterior e a depresión da interior se encontren. Isto dá lugar á cancelación do movemento e a presión do aire (cancelacións). Isto denomínase curtocircuíto acústico. Cando introducimos o altofalante nunha caixa, elimínase este problema (curtocircuíto acústico), pero crease outro, aínda que menor. A onda pola parte interior da membrana reflíctese no fondo da caixa e pódese chegar a encontrar coa onda creada na membrana exterior. A solución a isto é que o fondo do altofalante non sexa paralelo ao frontal, para que a onda non se xunte automaticamente coa inicial. Débense fabricar caixas de formas non tan regulares.

Tipoloxía
Caixa selada
Este tipo de caixa acústica é a máis básica. Consiste nunha caixa cuxo interior está cheo de material absorbente. É moi importante unha boa selaxe, posto que a calidade desta selaxe inflúe na calidade sonora do altofalante. A función do material absorbente no seu interior é tratar de eliminar completamente a onda producida pola parte traseira do cono. Como vantaxe podemos destacar que estas caixas teñen un tamaño moderado e a pendente de atenuación da resposta en frecuencia non é moi pronunciada. A resposta temporal é bastante boa. Como inconvenientes, cabe destacar que o aire contido na caixa, a altos niveis SPL, actúa como resorte e crease unha gran distorsión a alto volume. A frecuencia de corte non é moi baixa, polo tanto, non reproduce todo o rango de baixa frecuencia.


Caixa Bass-reflex
É o tipo de caixa máis estendida, xunto coa caixa selada. Consiste nunha Caixa pechada, chea de material absorbente, pero cun tubo chamado port con saída ao exterior. Este tubo ten a función de ofrecer unha resistencia entre o aire do interior e do exterior. Fai que, pola elasticidade do aire e a resistencia, ao pasar a través do conduto, se conteña a saída e a entrada de aire, e que non se produzan cancelacións, senón que reforzos en frecuencias baixas. Ten como característica principal o seu bo rendemento en graves, causado pola frecuencia de corte menor que nas caixas seladas, pero ten o problema que a pendente de atenuación da súa resposta é moi alta: 18-24 dB/oct. As vantaxes son o seu bo rendemento e extensión en graves e a súa capacidade para manexar grandes SPL sen distorsión. Os problemas son que a pendente de atenuación é moi alta e que, cando se traballa por debaixo da frecuencia de corte da Caixa, o aire contido no conduto xa non actúa como resistencia e o altofalante é como se estivese funcionando ao aire libre. Isto pode causar que se sobrepase a excursión máxima de diafragma e que se rompa o woofer. A resposta temporal non en demasiado boa.


Caixa con radiador pasivo
É unha variante do tipo de Caixa bass-reflex. Foi inventado por Celetion. Consiste nunha Caixa bass-relfex na que se substitúe o conduto port por un radiador pasivo. Un radiador pasivo é coma un altofalante, pero sen imán e sen bobina. Só ten o chasis, a suspensión e o diafragma. A súa misión é deixar pasar os graves que se crean no seu interior. Tratase de que o radiador pasivo ofreza a mesma resistencia ao aire que o port do sistema bass-reflex. Para isto, se lle engade masa. O rendemento destas caixas é menor que os bass-reflex, xa que a frecuencia de resonancia do radiador produce unha diminución na resposta. As vantaxes son as mesmas que as das caixas bass-reflex e, nos inconvenientes, hai que engadirlle o gasto que supón o radiador.


Caixa ELF

Este tipo de Caixa, chamada ELF, vén de Exteded Low Frecuency. É un tipo de Caixa coñecido desde fai tempo, polo menos, no seu principio de funcionamento; pero non se comezou a usar ata fai pouco tempo coa aparición dos subwoofers activos para equipos de home cinema. Aínda así, non está moi estendida polas súas restricións. Consiste nunha Caixa cun volume moito menor que o necesario. Isto fai que a resposta decaia a frecuencias moi altas, entre 100 Hz e 150 Hz. O cal non é moi lóxico para un subwoofer. Pero mediante unha corrección activa esa resposta se pode deixar plana hasta unha determinada frecuencia. Normalmente unha caixa se considera “usable” a partir da frecuencia de sintonía (Fb), pero neste tipo concreto de caixa se usa desde Fb a frecuencias menores. Aquí o aire reduce a elasticidade, equivale a unha suspensión mais ríxida e a frecuencia de sintonía da caixa aumenta. Por iso, nun altofalante con Fs=40 Hz pódese facer Fb=100 Hz. As vantaxes que podemos destacar son que o tamaño é sumamente reducido. A falta de confirmar, o subwoofer de bang&Oluffsen é un exemplo, un cubo de 25–35 cm de lado. Outra vantaxe é que a eliminación da onda producida pola parte traseira se produce pola propia elasticidade do aire. Por outra parte, a elasticidade do aire contido e o alto desprazamento da membrana fai que a distorsión sexa alta. Os inconvenientes que atopamos neste tipo son serios: ao reducir o SPL a 12db/oct, a corrección debe ser forte. As limitacións por potencia son moi importantes, pero non tanto como as limitacións polo desprazamento da membrana.


Caixa paso banda
Este tipo consiste nunha caixa cunha parede interior onde está o woofer. Nun dos lados hai una sub caixa bass-relex e, no outro, pode haber unha bass-reflex (caixa de 6º orde) ou unha caixa sellada (4ºorde). Estas fixéronse moi populares ultimamente, sobre todo nos sistemas Home Cinema, que constan de sub-woofer na caixa paso banda e cinco satélites de agudos e medios. O problema destes sistemas é a baixa consistencia do son, sobre todo en espazos grandes, onde non se chega a percibir a homoxeneidade no son. Este tipo de caixa só deixa saír o son polo conduto. A resposta do conduto é unha “mesa” con pendentes de 24 dB/oct en ambas vertentes. Este é o motivo de que se chame paso banda. As caixas grandes están moi ben construídas porque a presión no interior é moi grande, e ademais debe evitar que o son do interior saia ao exterior a través das paredes e do propio tubo. Outro efecto moi pernicioso é que a Caixa é propiamente dito un resoador de Helmholtz, e é habitual ter a impresión de que só se aprecia unha frecuencia. O volume de aire contido en cada sub-caixa actúa como unha masa móbil, que fai baixar a frecuencia de sintonía Fb. Cun altofalante con Fb=40 Hz pódese chegar a Fb=25 Hz, o que proporciona unha extensión en graves moi importante. Como inconvenientes, a eficiencia baixa e a resposta temporal é mala, o sinal sofre atrasos moi altos. Os tubos teñen a súa propia frecuencia de resonancia e poden colorear o son.

Caixa de pantalla acústica aberta
Todas as caixas anteriores tratan de facer “algo” coa onda producida no interior do altofalante, aproveitándoa ou eliminándoa. Este tipo de “caixa” non fai nada coa onda producida pola parte traseira. Consiste nun táboa cun burato onde vai colocado o woofer, e a súa unica misión é impedir o curtocircuíto acústico. A forma da radiación sonora das demais caixa é non direccional, é unha esfera co altofalante no centro ou nun extremo, dependendo da frecuencia. Esta caixa si é direccional. A forma da súa radiación é estraña. É como a superficie da revolución producida ao rotar un 8 polo seu eixe vertical, pero o eixe está en posición horizontal e é perpendicular ao plano da táboa. A diferenza dos outros tipos de Caixa, esta non ten ningún problema de resonancia xa que non hai paredes contra as que resoar. A consecuencia é que o son é moito máis puro, dá sensación de espazo, de liberdade; non de compresión como nas outras. Outra vantaxe a destacar é que as interacións coa sala de escoita son mínimas, xa que as zonas onde hai presión sonora son pequenas en comparación con outras caixas. Fs permanece inalterada, e Fb=Fs. Como se estivese soando ao aire libre, pero sen curtocircuíto acústico. O problema é que o taboleiro necesario para impedir o curtocircuíto acústico pode ser moi grande. Por iso, este fenómeno, que se mostra como unha caída da resposta a frecuencias determinadas pola lonxitude do panel, e a pendente de 6 dB/oct corríxese en activo. Como consecuencia, o woofer utilizado debe ter unha excursión bastante grande, para compensar a perdida.


Caixa laberinto acústico

Non existen moitos exemplos que se comercien deste tipo de caixa. O máis celebre é o Naurilus Prestige de B&W. Consiste nuhna “caixa” moi longa chea de material absorbente que eliminan a onda producida polo interior do diafragma. Concretamente neste modelo, polas propiedades dos tubos, cando o diámetro é maior ca lonxitude da onda, onda se comporta como plana que se despraza guiada polo tubo e non se crean ondas estacionarias; polo que se o woofer está cortado a frecuencias suficientemente baixas, este tipo de caixa está libre de coloración e de resonancias. Acerca da frecuencia de corte, en principio, é unha caixa selada mellorada, polo que a resposta debe caer cunha pendente de 12 dB/oct, pero en el Nautilus decae cunha pendente de 6 dB/oct segundo di B&W. A realidade é que debe comportarse como unha caixa pechada cunha Q menor ca Bessel, 0,5 , co cal alcanzara a resposta de pantalla acústica infinita. Cunha corrección activa se pode producir facilmente resposta plana ata Fs. É unha caixa pechada, pero cun volume de aire moio grande que non vai influír na elasticidade, vai ser moito maior ao do propio altofalante, polo que Fs-Fb. Nun deseño xeral, a altos SPL pode ocorrer que non toda a onda se absorba e parte se reflicta no final do labirinto. Por iso, a lonxitude do labirinto debe ser de 1/4 da lonxitude da onda da Fs do woofer, para que si iso se produce, haxa un reforzo e non unha cancelación. As vantaxes que podemos destacar é que esta teoricamente está libre de resonancias, aínda que existen moitos materiais adecuados para preservar as súas características sen engadir resonancias e eliminar o son interior. A resposta pódese estender ata a mesma frecuencia do woofer e ademais existe só un punto de emisión sonora, polo que ten menos interacións coa sala. Os inconvenientes a destacar é que son caixas de gran tamaño, e con moitos materiais absorbentes e estruturas no seu interior.


Liña de Transmisón
Este tipo de caixa é de gran tamaño, basease na propiedade de que nos tubos non hai resonancia; pero, neste caso, a onda creada pola parte traseira úsase para algo. O producido pola parte traseira contribúe a reforzar as frecuencias baixas poñendo en fase ás ondas traseiras e dianteiras do diafragma. As vantaxes a destacar é que teoricamente está libre de ondas estacionarias, a pendente de atenuación é de 6 dB/oct. , pode manexar comodamente altos niveis de SPL, e non chega a superar a excursión máxima da membrana tan facilmente como a bass-reflex. A súa resposta temporal é moi boa e crea pouca distorsión a gran SPL. A extensión en graves é moi boa. Os inconvenientes son o seu gran tamaño e requiren moita madeira o MDF. Este é o motivo principal polo que practicamente non se comercializan.


Categoría:Acústica
Categoría:Tecnoloxía