Enceinte acoustique close
Les haut-parleurs électrodynamiques rayonnent par les deux faces de leur membrane, on appelle cela un fonctionnement en dipôle.
Lors du mouvement de la membrane vers l'avant, il y a création d'une onde de pression sur la face avant du haut-parleur.
L'onde créée par la face arrière est alors une onde de dépression.
Si on ne fait rien ces deux ondes vont s'annuler, et il n'y aura pas création de son.
Une expérience très simple, pour vérifier cet aspect physique, consiste à alimenter un haut-parleur de graves (donc capable de reproduire des fréquences graves) posé nu sur une table, avec un signal sinusoïdale de 50Hz : Si l'on perçoit bien les mouvements de la membrane, le son émis est très faible.
Ce court-circuit acoustique dû au fonctionnement en dipôle impose au minimum la mise en place d'un écran qui sépare les ondes avant et arrières.
Le court-circuit acoustique cesse lorsque les dimensions de l'écran qui sépare les ondes avants et arrières sont suffisamment grandes devant la longueur d'onde du son le plus grave que l'on souhaite reproduire.
Le temps mis par les vibrations de l'air, qui se propagent à une vitesse C (343.4 m/s à 20° C) pour contourner un écran plan circulaire de diamètre D, est t = D/c.
Les pressions s'équilibrent et se neutralisent (il n'y a plus de son émis) lorsque ce temps t coïncide avec la période T ( inverse de la fréquence f) du signal sonore T = 1/f = D/c.
Connaissant la fréquence la plus basse à reproduire, une bonne séparation entre les ondes avant et arrière ne peut être obtenue que dès lors que D > c/f.
Ceci impose les dimensions minimales de l'écran en fonction de la fréquence la plus basse que l'on souhaite reproduire.
Le tableau ci-après donne la valeur de la longueur d'onde pour quelques fréquences de 20 à 10 000 Hz. La vitesse du son dans l'air est pris égal à 340 m/s. Les longueurs d'onde sont indiquées en mètres :
Fréquence |
Long. Onde |
Fréquence |
Long. Onde |
20 |
17,00 |
1 000 |
0,34 |
50 |
6,80 |
2 000 |
0,17 |
100 |
3,40 |
5 000 |
0,068 |
200 |
1,70 |
10 000 |
0,034 |
500 |
0,68 |
20 000 |
0,017 |
On voit d'après ce tableau que pour un rayonnement effectif jusqu'à la fréquence la plus basse théorique de 20 Hz, il faudrait théoriquement un écran d'au moins 17 m de diamètre.
On voit aussi que pour une fréquence de 1000Hz, il suffit de monter le haut-parleur de médium dans un écran de 34cm de diamètre pour éviter le court-circuit acoustique.
Pour reproduire 5 000 Hz on n'a plus besoin que d'un écran de 6,8 cm ce qui ressemble aux dimensions hors tout d'un haut-parleur d'aigus qu'on montera sans baffle pour échapper aux phénomènes de diffractions.
On conçoit alors l'inconvénient théorique d'un écran pour l'usage domestique des haut-parleurs de grave d'où l'intérêt par exemple de neutraliser complètement les effets de l'onde arrière en mettant le haut-parleur dans un coffret clos.
Avantages du Close |
Désavantages du close |
Fonctionnement très régulier du haut-parleur |
le haut-parleur utilisé ne souffre pas la moindre médiocrité ; un modèle de 30 cm, voire 38 cm s’impose. |
calcul aisé du volume du caisson |
le volume est forcément important, d’où un caisson encombrant. |
possibilité de laisser le haut-parleur descendre très bas dans le grave, plutôt naturellement, et donc sans résonance sensible ou montée de la distorsion. |
le rendement est généralement plus faible qu’avec un caisson bass-reflex, d’où la nécessité d’un amplificateur puissant d’excellente qualité. |
MONTAGE DES HAUT-PARLEURS EN ENCEINTE CLOSE
Si le haut-parleur est monté en enceinte close, sa fréquence de
résonance s’écrit :
Fc : Fréquence de résonance en enceinte close (Hz)
F0 : Fréquence de résonance à l’air libre (Hz)
k : Coefficient de raideur de la suspension de la
membrane (N/m)
S : surface active du haut-parleur (dm²)
V : Volume intérieur de l’enceinte (dm3)
Le coefficient d’amortissement aux fréquences basses de
l’enceinte s’écrit :
mc : Coefficient d’amortissement en enceinte close
m0 : Coefficient d’amortissement à l’air libre
Pour de bons résultats aux fréquences basses le coefficient
d’amortissement doit être compris entre 0,7 et 0,5.