Comprendre les mystères du rendement HP VS compression

[androuski]

Tiens, JIM m'a devancé. Il tape plus vite que moi (sur le clavier hein, pas sur les doigts de pablo ).

[Invite107]

- la sensibilité exprime le spl pour une énergie électrique donnée.
- le rendement est le ratio entre l'énergie injectée à l'entrée et l'énergie acoustique produite à la sortie..

Oui, on peut dire ça. Ce qui peut porter confusion est le fait que le rendement peut s'exprimer en terme d'unité comme une sensibilité.

Le rendement en général s'exprime en %. Mais si l'on fait l'hypothèse que l’énergie se répartie sur une hémisphère alors on peut convertir le rendement des % en dB/W/m qui est le niveau spl mesuré en n'importe quel point de hémisphère à 1 m pour 1 watt en entrée.

Mais cette sensibilité théorique est différente de la sensibilité mesurée avec un microphone lorsqu'on injecte 1 W ou 2.83v sur 8 ohm dans le cas d'un pavillon car le pavillon concentre l’énergie.

Si on prend par exemple la TAD 2001 son rendement théorique est autour de 30%. Ça fait une sensibilité théorique (conversion des % en db/W/m) de 107 db/W/m. Pourtant la documentation de la TAD donne 109 db/W/m. Or 109 db/W/m correspond à un rendement de 47% ce que ne fait surement pas la TAD.

Dans sa doc, TAD prend donc en compte un pavillon qu'il ne précise d’ailleurs pas ! Voir http://www.hornstudio.de/2001.pdf

[Esscobar]

La loi de conservation d'énergie ne me semble pas compromise tant que l'on ne dépasse pas 100% de rendement.

Ça nous sommes d'accord ... Après si tu prends un HP qui a un rendement de 3%, car la très grandes majorités des pertes sont des pertes par chaleur. Tu mets une pièce de phase devant ce HP, puis un pavillon, la sensibilité va augmenter (dans un angle plus restreint), mais rien ne va changer au niveau de perte thermique pour une même tension, puisque c'est le même HP ! A moins que la pièce de phase et le pavillon réduisent les pertes, mais comment ?

A moins que ce soit ton cas ?

Je suis noyé aussi ... Juste quelques principes de physiques de base que je n'arrive pas à appliquer à la compression ...

Par contre, il est expliqué en clair et sans mathématique que l'énergie sonore est proportionnelle au carré de la vitesse vibratoire.

Ça OK !

La conservation de débit fait que la compression permet d'augmenter cette vitesse vibratoire (compression) et ça, c'est facile à comprendre.
On augmente donc le rendement, en supposant que le pavillon face le job derrière, comme c'est pris en hypothèse dans les simplifications de formules.

Elle permet d'augmenter la fréquence vibratoire dans un volume plus faible. Comme un courant d'eau le ferait si tu ressers son lit, la "vitesse" augmente et donne une énergie plus concentrée, mais l'énergie globale est la même qu'en amont ... Donc le rendement ne change pas, ou alors je ne comprends vraiment rien ...

On pourrait prendre l'exemple d'un tuyau d'arrosage sur lequel tu pinces l'extrémité, le débit d'eau est le même. Tu rempliras ton seau à la même vitesse, mais en pinçant tu concentres l'énergie sur une portion plus faible ...

J'espère me faire comprendre .

La formule ne prend pas du tout en paramètre la sensibilité dans un axe ou l'autre, c'est l'énergie acoustique en sortie de moteur qui est calculée en supposant un pavillon parfait. Tel que l'ai compris.

Exactement, et portant la surface à toute son importance ... Comme une phare de voiture comme le montrait Dagda en exemple, on ne change pas le rendement de l'ampoule, mais on met des systèmes de réflexion pour concentrer le faisceau là où on le désire .

Un peu aussi comme la différence entre les pavillons CD et les JMLC, l'un va arroser plus large dans les hautes fréquences ce qui occasionne une chute de SPL, alors que l'autre concentre toute l'énergie dans un angle restreint ! Est-ce pour autant qu'un pavillon JMLC fait que la compression a un meilleur dans ces fréquences ? J'en doute ...

D'ailleurs la page que tu lies donne bien cette équation : S1xV1 = S2xV2 ... Si les sections sont les mêmes, les vitesses aussi. C'est bien le fait de mettre l'énergie dans une plus petite section qui fait augmenter la vitesse, si tu remets derrière ou autre section du même diamètre que la première, la vitesse revient à son point de départ, le rendement n'a pas augmenté entre temps ...

[Esscobar]

La formule que vous avez citée concernant le rendement d'un HP à radiation directe est la bonne. Le seul problème est qu'elle a un domaine de validité qui n'est plus respecté lorsque vous l'utilisez avec la compression dont vous avez mis le lien. Il n'y a pas d'autres simple formule.

C'est bien ce qui me dérange ... Car si je démonte la compression et que je transforme le diaphragme et le système aimant/entrefer ... En un HP conventionnel et que j'applique l'équation, le résultat est irrationnel ! Donc concrètement cette équation est extrêmement limité et peu représentative de la réalité .

[Esscobar]

Pablo, perso je suis pas du tout au niveau indispensable pour intervenir sur le fond, mais j'ai l'impression que tu t'arc-bouttes sur cette loi de conservation de l'énergie, et que ça t'empêche de bien ouvrir tes chakra.

Aucun arc-bouttage en vue, cette loi est immuable. C'est comme dire qu'une compression supprime l'attraction terrestre ...

- la sensibilité exprime le spl pour une énergie électrique donnée.
- le rendement est le ratio entre l'énergie injectée à l'entrée et l'énergie acoustique produite à la sortie.

Yes, sachant que l'énergie acoustique est dépendante de la surface qui vibre, de son élongation et de la directivité de l'ensemble .

Donc je ne vois pas pourquoi tu exclus la possibilité pour un pav de limiter ce type de pertes en optimisant l'impédance acoustique vue par la compression, sans que ce soit en rapport avec la directivité. Cela respecte parfaitement la loi que tu mets en avant puisque l'énergie injectée en entrée se dissipe sous des formes variables, certaines désirées et d'autres non.

Comme le pertes d'un HP sont majoritairement de la chaleur (peut-être à 99%), cela signifierait qu'une chambre de compression ou un pavillon serait capable de faire diminuer les pertes thermiques, or nous savons que cela n'agit jamais à ce niveau .

Je comprends l'adaptation d'impédance, mais pour moi elle est directement lié à la directivité, l'impédance est plus faible dans un pavillon, ou élevé, (je confonds peut-être mais le fond de ma pensée est le même) que sans pavillon, car oui le HP rayonnant large doit exciter bien plus de particules d'air, puisque le son se propage dans tous les sens, d'où la sensibilité qui est beaucoup plus réduite. C'est d'ailleurs ce qu'il se passe quand un HP fractionne, la directivité se resserre ce qui donne les pics de SPL bien caractéristiques .

[androuski]

Comme le pertes d'un HP sont majoritairement de la chaleur (peut-être à 99%), cela signifierait qu'une chambre de compression ou un pavillon serait capable de faire diminuer les pertes thermiques, or nous savons que cela n'agit jamais à ce niveau

Je comprends l'adaptation d'impédance, mais pour moi elle est directement lié à la directivité

Ok. Et c'est démontré où ça ? Sur quoi tu t'appuies pour affirmer ça ? Tu as pondu une thèse là dessus la nuit dernière ?

Tu es bien certain que tu peux exclure sans te documenter "davantage" le fait que l'augmentation de l'impédance acoustique amenée par le pavillon change le comportement du moteur, y compris - et peut être surtout - du point de vue de l'excursion ?

Dis autrement : as tu étudié sérieusement la question de l'interaction entre le fonctionnement électrique/mécanique/thermique du moteur et l'impédance acoustique ? Moi non, et je pense que toi non plus, mais faute de l'avoir fait je ne me permettrais pas d'être aussi péremptoire.

Il y a des choses très intéressantes ici :

https://fabrication-enceinte.com/horn/

C'est la traduction d'un article d'un certain Bjørn Kolbrek, présenté comme "un chercheur en acoustique norvégien, [...] titulaire d’un doctorat sur la propagation d’une onde dans une enceinte à pavillon modélisée avec une méthode existante mais des hypothèses plus proches de l’utilisation réelle d’une enceinte à pavillon. Il est membre de l’Audio Engineering Society (AES) et ingénieur acoustique senior chez Célestion."

Je pense que cet article apporte pas mal de réponse, y compris à la question qui avait constitué le point de départ de ton questionnement : pourquoi le système de Foecouter est-il si bluffant ?

Si donc pour un même niveau SPL, il est obtenu dans un cas avec une excursion 4 fois moindre, peut-on dire que le rendement est supérieur ?

De la façon dont je comprend les choses, l'analogie qui m'aide à piger le truc est celle de l'efficacité de la transmission acoustique dans l'eau, qui du fait de sa densité supérieure à l'air offre une impédance acoustique supérieure à celle de l'air. Je comprends que le pavillon augmente la densité de ce qui est vu à la gorge de la compression, qu'il charge avec une colonne d'air.

Il me vient aussi à l'esprit autre chose : les guides d'onde utilisés aujourd'hui de plus en plus, popularisés par JBL en particulier, ont la faculté de contrôler la directivité, mais ils offrent de piètres performances du point de vue de l'adaptation d'impédance. C'est d'ailleurs pour ça qu'on les appelle guide d'onde, et non pavillon. Ce qui montre bien qu'il faut considérer indépendamment contrôle de la directivité et adaptation d'impédance.

Bon, c'est l'heure de faire dodo

[Esscobar]

Ok. Et c'est démontré où ça ? Sur quoi tu t'appuies pour affirmer ça ? Tu as pondu une thèse là dessus la nuit dernière ?

Tu ne lis pas les liens que tu mets :

https://fabrication-enceinte.com/horn/

"Pour une enceinte ayant une sensibilité peu élevée, la majeur partie de la puissance fournie — entre 95 et 99,9% — chauffe la bobine du haut-parleur et seulement 0,1 à 5% est utilisée pour produire du son."

Imagine tu as un HP qui fait 2% de rendement (c'est fréquent), donc 98% de l'énergie que tu injectes et qui provient de l'ampli se transformeront en chaleur ... Les 2 % restant c'est ce qui met en mouvement la membrane, et donc suivant la SD et de débattement tu as ton SPL en sortie .

Donc imagine j'envoie 100 watts dans le HP de 2% de rendement, 98 watts vont se convertir en chaleur dans la conversion, et seulement 2 watts vont mettre en mouvement la membrane ... Si maintenant je place le HP dans une chambre de compression avec un pavillon et que je lui injecte toujours 100 watts ... Si le rendement augmente, cela signifie que la chambre de compression + pavillon ont diminué les pertes caloriques. Mais comment cela est-ce possible sans agir au niveau de la bobine, de l'entrefer, bref le système qui fait la conversion ...

Tu es bien certain que tu peux exclure sans te documenter "davantage" le fait que l'augmentation de l'impédance acoustique amenée par le pavillon change le comportement du moteur, y compris - et peut être surtout - du point de vue de l'excursion ?

Dis autrement : as tu étudié sérieusement la question de l'interaction entre le fonctionnement électrique/mécanique/thermique du moteur et l'impédance acoustique ? Moi non, et je pense que toi non plus, mais faute de l'avoir fait je ne me permettrais pas d'être aussi péremptoire.

Sans connaitre tout sur le bout des doigts, même toutes les finalités ou équations, il est des règles établies en physique qui ne sont pas violables et qui dictent tout, et ce n'est pas l'acoustique qui va les remettre en cause, puisqu'elles en découlent aussi inévitablement ! Donc si quelqu'un me dit j'ai créé un HP avec un rendement supérieur à 100%, tu sais quoi en pensez aussi, même s'il est de l'AES, même s'il pond pleins d'équations qui semblent convaincantes ...

Je pense que cet article apporte pas mal de réponse, y compris à la question qui avait constitué le point de départ de ton questionnement : pourquoi le système de Foecouter est-il si bluffant ?

A non, moi je ne me pose pas cette question, c'est l'indien

Si donc pour un même niveau SPL, il est obtenu dans un cas avec une excursion 4 fois moindre, peut-on dire que le rendement est supérieur ?

Et bien non, car tout dépend de ton rayonnement, comme déjà expliqué.

Bon réveil à tous

[Esscobar]

Je met ce petit lien qui vaut ce qu'il faut pour faire automatiquement quelques calcul concernant la sensibilité et le rendement

http://www.sengpielaudio.com/calculator-efficiency.htm

[Invite107]

Imagine tu as un HP qui fait 2% de rendement (c'est fréquent), donc 98% de l'énergie que tu injectes et qui provient de l'ampli se transformeront en chaleur ... Les 2 % restant c'est ce qui met en mouvement la membrane, et donc suivant la SD et de débattement tu as ton SPL en sortie .

Donc imagine j'envoie 100 watts dans le HP de 2% de rendement, 98 watts vont se convertir en chaleur dans la conversion, et seulement 2 watts vont mettre en mouvement la membrane ... Si maintenant je place le HP dans une chambre de compression avec un pavillon et que je lui injecte toujours 100 watts ... Si le rendement augmente, cela signifie que la chambre de compression + pavillon ont diminué les pertes caloriques. Mais comment cela est-ce possible sans agir au niveau de la bobine, de l'entrefer, bref le système qui fait la conversion ...

Votre conclusion est fausse. La fait que le rendement augmente ne signifie pas que les pertes caloriques dans le HP diminuent. Celles-ci sont évidemment les mêmes. Le rendement augmente parce que la résistance de rayonnement qui est celle prise en compte pour convertir l'énergie électrique en énergie acoustique augmente avec un pavillon, indépendamment je le répète, de l'effet de la directivité.

Si je repends ce schéma :

La résistance Rae modélise les pertes dans la bobine du HP qui se transforment en chaleur. La résistance Ras représente les pertes dans la suspension de la membrane qui se transforment en chaleur. Où sont les pertes qui se transforment en énergie acoustique dans ce schéma ? Ça doit être des résistances. Tant que vous ne répondez pas à cette question vous ne pourrez pas comprendre.

Ces pertes sont les parties résistives des impédances Zar1 et Zar2. Hors justement ce que permet un pavillon c'est d'augmenter cette partie résistive. Si cette partie résistive augmente alors on comprend que le rendement augmente puisque justement les pertes dans le HP ne changent pas.

[Esscobar]

Un document de l'AES : https://pearl-hifi.com/06_Lit_Archive/1 ... ession.pdf

Enfin pleins d'autres :

https://pearl-hifi.com/06_Lit_Archive/1 ... lications/

Notamment celui-ci : https://pearl-hifi.com/06_Lit_Archive/1 ... MC_LSs.pdf

Il y a un passage assez clair au tout début de la page 630. Expliquant que la majorité des pertes dans un HP sont de la chaleur.

[Invite107]

U
Notamment celui-ci : https://pearl-hifi.com/06_Lit_Archive/1 ... MC_LSs.pdf

Il y a un passage assez clair au tout début de la page 630. Expliquant que la majorité des pertes dans un HP sont de la chaleur.

Il y a surtout un passage qui dit que les pavillons ont plus de rendement que les HP à cone (chapitre 4) :

Et ils parlent bien de rendement (efficiency) et non pas de sensibilité.

[Esscobar]

Votre conclusion est fausse. La fait que le rendement augmente ne signifie pas que les pertes caloriques dans le HP diminuent. Celles-ci sont évidemment les mêmes. Le rendement augmente parce que la résistance de rayonnement qui est celle prise en compte pour convertir l'énergie électrique en énergie acoustique augmente avec un pavillon, indépendamment je le répète, de l'effet de la directivité.

Si je repends ce schéma :

La résistance Rae modélise les pertes dans la bobine du HP. La résistance Ras représente les pertes dans la suspension de la membrane. Où sont les pertes qui se transforment en énergie acoustique dans ce schéma ? Ça doit être des résistances. Tant que vous ne répondez pas à cette question vous ne pourrez pas comprendre.

Ces pertes sont les parties résistives des impédances Zar1 et Zar2. Hors justement ce que permet un pavillon c'est d'augmenter cette partie résistive. Si cette partie résistive augmente alors on comprend que le rendement augmente puisque justement les pertes dans le HP ne changent pas.

Bonjour Jean,

Vous allez dire que je suis têtu, mais rien ne se perd, rien ne se créé, donc tout se transforme, si vos équations et schéma ne collent pas à ceci, c'est qu'ils sont incomplets ou tronqués !

Je reprends l'exemple du HP qui a un rendement de 2%

Donc pour 100 watts injectés, nous avons en sortie 2 watts acoustiques, et disons 97 watts transformés en chaleur et 1 watt en autre perte ! Donc là 2 watts + 97 watts + 1 watt = 100 watts de départ, donc tout est valide et conforme.

Et vous me dites que si je place une chambre de compression + pavillon, dans ce cas pour 100 watts injectés on a toujours 97 watts de transformés en chaleur, 1 watts de pertes diverses, mais plus de 2 watts acoustiques !

Donc finalement on a une création d'énergie qui font que le rendement total (comprenant les pertes) de plus de 100%.

Ou alors la chambre de compression + pavillon font changer la MMS ?

[Esscobar]

U
Notamment celui-ci : https://pearl-hifi.com/06_Lit_Archive/1 ... MC_LSs.pdf

Il y a un passage assez clair au tout début de la page 630. Expliquant que la majorité des pertes dans un HP sont de la chaleur.

Il y a surtout un passage qui dit que les pavillons ont plus de rendement que les HP à cone (chapitre 4) :

Et ils parlent bien de rendement (efficiency) et non pas de sensibilité.

Oui j'ai bien lu, pas de souci

Le fait que les compressions ont plus de rendement est directement lié au poids de la masse mobile avec un fort BL ... Si on l'applique à un HP on obtient la même chose . Suffit de faire un HP de 4" avec une MMS de 1 gr et un BL de 15 et une Re de 6 ohms et on dépasse les 20% de rendement .

[Invite107]

Donc pour 100 watts injectés, nous avons en sortie 2 watts acoustiques, et disons 97 watts transformés en chaleur et 1 watt en autre perte ! Donc là 2 watts + 97 watts + 1 watt = 100 watts de départ, donc tout est valide et conforme.

Et vous me dites que si je place une chambre de compression + pavillon, dans ce cas pour 100 watts injectés on a toujours 97 watts de transformés en chaleur, 1 watts de pertes diverses, mais plus de 2 watts acoustiques !

Bonjour Pablo !

Admettons que le fait de placer ce même haut-parleur devant le pavillon augmente le rendement de telle manière que la puissance acoustique soit de 17 Watt. On passe donc d'un rendement de 2% à 17%. Et pour ne pas violez le principe de conservation de l’énergie vous n'avez plus que 83 watts de perte au lieu de 98 watts. Et pourtant c'est bien le même HP qui a les mêmes pertes. Par quel miracle ? Mais parce que le courant dans le circuit à diminué du fait de l'augmentation d'impédance.

On peut le démontrer mathématiquement : soit le circuit électrique représentant le HP. On suppose que la résistance des pertes en chaleur du HP fait 98 ohm (l'unité dans le schéma acoustique n'est pas des ohm mais ça ne change pas le raisonnement) et la résistance modélisant les pertes qui se transforment en énergie acoustique de 2 ohm dans le cas où le haut-parleur rayonne à l'air libre. On suppose que la tension d'alimentation est de 100 V. La résistance totale vaut 100 ohm. Le courant est donc de 1 A. La puissance dissipée dans chaque résistance est la valeur de la résistance multipliée par le courant au carré. Donc 98 watts en perte et 2 watts en acoustique. Total de l'énergie 100 Watt. Rendement acoustique 2%

Maintenant je charge ce HP par un pavillon. La résistance de perte par chaleur du HP est inchangée soit 98 ohm mais la résistance de rayonnement augmente du fait du pavillon et vaut 20 ohm. J'alimente ce circuit par une tension de 108,63 V.

Maintenant le courant vaut 0,92 A (108,63/118). La puissance des pertes du HP vaut maintenant 83 Watt (98 x 0,92^2) et la puissance acoustique 17 Watt (20 x 0,92^2). Le total de l'énergie est toujours 100 Watt. Le rendement vaut bien 17%. Et c'est bien le même HP

[Invite107]

Le fait que les compressions ont plus de rendement est directement lié au poids de la masse mobile avec un fort BL ... Si on l'applique à un HP on obtient la même chose . Suffit de faire un HP de 4" avec une MMS de 1 gr et un BL de 15 et une Re de 6 ohms et on dépasse les 20% de rendement .

Non, car les paramètres que vous utilisez avec cette équation la rendent invalide. La raison est que l'impédance de rayonnement qui est négligée dans cette formule ne l'est plus. Pour s'en convaincre il suffit de diminuer la masse suffisamment pour que le rendement soit supérieur à 100 %. Cette formule n'est valable que tant que le rendement ne dépasse pas quelques %. Disons 5% pour fixer les idées.

C'est vous même qui avait critiqué cette formule. Et maintenant vous l'utilisez

Reprenez mon exemple. On peut négliger 2 ohm devant 98 ohm mais pas 20 ohm devant 98 ohm.