La suspensión acústica es un diseño de caja de altavoz que utiliza uno o más controladores de altavoz montados en una caja sellada. Los sistemas de suspensión acústica reducen la distorsión de graves que puede ser causada por suspensiones rígidas requeridas en los controladores utilizados para diseños de caja abierta.
En 1954 , Edgar Villchur describió un altavoz de suspensión acústica compacto [1] , que fue comercializado por Villchur y Henry Kloss con la fundación de Acoustic Research en Cambridge, Massachusetts. [2] En 1960, Villchur [3] reiteró que: El primer objetivo del diseño de suspensión acústica, además de la uniformidad de la respuesta de frecuencia, la compacidad y la extensión de la respuesta en el rango de graves bajos, es reducir significativamente el nivel de distorsión de graves que se había tolerado anteriormente en los altavoces. Esto se logra sustituyendo un resorte neumático por uno mecánico. Posteriormente, Richard H. Small describió extensamente la teoría de los altavoces de caja cerrada . [4] [5]
Los gabinetes de altavoces con suspensión acústica pueden proporcionar una respuesta de graves bien controlada, especialmente en comparación con un gabinete de altavoces de tamaño equivalente que tenga un puerto o ventilación de reflejo de bajos . La ventilación de bajos potencia la salida de baja frecuencia, pero con la desventaja de introducir un retraso de fase y problemas de precisión en la reproducción de señales transitorias. Las cajas selladas son generalmente menos eficientes que un gabinete de reflejo de bajos para el mismo corte de baja frecuencia y volumen de gabinete, [6] por lo que un gabinete de altavoz de caja sellada necesitará más energía eléctrica para brindar la misma cantidad de salida de graves acústicos de baja frecuencia.
El woofer con suspensión acústica utiliza el colchón elástico de aire dentro de un recinto sellado para proporcionar la fuerza de restauración para el diafragma del woofer. El colchón de aire actúa como un resorte de compresión. Esto contrasta con la suspensión física rígida incorporada en el controlador de los altavoces convencionales. Debido a que el aire en el gabinete sirve para controlar la excursión del woofer, se puede reducir la rigidez física del controlador. La suspensión de aire proporciona una fuerza de restauración más lineal para el diafragma del woofer , lo que le permite oscilar una mayor distancia (excursión) de manera lineal. Este es un requisito para una baja distorsión y una reproducción fuerte de graves profundos por parte de controladores con conos relativamente pequeños. [1]
Aunque los gabinetes de suspensión acústica a menudo se denominan diseños de caja sellada , no son completamente herméticos. Se debe permitir una pequeña cantidad de flujo de aire para que el altavoz pueda adaptarse a los cambios en la presión atmosférica. Un cono envolvente semiporoso permite suficiente movimiento de aire para este propósito. La mayoría de los diseños de Acoustic Research utilizaron un sellador de PVA en los bordes de espuma para permitir una mayor vida útil de los componentes y mejorar el rendimiento. La ventilación se realizó a través de la araña de tela y las tapas antipolvo de tela, y no tanto a través del cono envolvente.
Los woofers con suspensión acústica siguen siendo populares en los sistemas de alta fidelidad debido a su baja distorsión. También tienen un retardo de grupo menor en las frecuencias bajas en comparación con los diseños con reflejo de bajos, lo que da como resultado una mejor respuesta transitoria. Sin embargo, la audibilidad de este beneficio es algo controvertida. Como señaló Small [6] , un análisis realizado por Thiele [7] sugirió que las diferencias entre los sistemas correctamente ajustados de ambos tipos probablemente sean inaudibles.
En la década de 2000, la mayoría de los subwoofers , gabinetes de amplificadores de bajos y gabinetes de altavoces de sistemas de refuerzo de sonido utilizan puertos bass reflex, en lugar de un diseño de caja sellada, para obtener una respuesta de baja frecuencia más extendida y un nivel de presión sonora (SPL) más alto. Los diseñadores de gabinetes de altavoces y sus clientes consideran que el riesgo de una mayor distorsión y retraso de fase es un precio aceptable a pagar por una mayor salida de graves y un SPL máximo más alto.
Los dos tipos más comunes de cajas acústicas son la suspensión acústica (a veces llamada suspensión neumática) y el bass reflex . En ambos casos, la afinación afecta el extremo inferior de la respuesta del controlador, pero por encima de una determinada frecuencia, el controlador en sí se convierte en el factor dominante y el tamaño de la caja y los puertos (si los hay) se vuelven irrelevantes.
En general, los sistemas de suspensión acústica (conductor más caja acústica) tienen una atenuación acústica de segundo orden (12 dB/octava) por debajo del punto de -3 dB. Los diseños con bass reflex tienen una atenuación acústica de cuarto orden (24 dB/octava). Dado un conductor que sea adecuado para cualquiera de los dos tipos de caja acústica, la caja bass reflex ideal será más grande, tendrá un punto de -3 dB más bajo, pero ambos sistemas tendrán la misma sensibilidad de voltaje en la banda de paso.
A la derecha se muestra una simulación de la respuesta de baja frecuencia de un woofer medio típico de 5", el woofer medio FaitalPRO 5FE120 [8] generado mediante WinISD, [9] para configuraciones ideales de caja sellada (amarilla) y con puerto (cian). La versión con puerto agrega aproximadamente una octava de extensión de graves, lo que reduce el punto de -3 dB de 100 Hz a 50 Hz, pero la desventaja es que el tamaño de la caja es más del doble, 8 litros de espacio interior frente a 3,8 litros. También vale la pena señalar que por encima de 200 Hz las simulaciones convergen y no hay diferencia en la salida, y por debajo de 32 Hz la caja sellada produce una salida de baja frecuencia mayor.
Small [4] presentó la limitación de eficiencia física-ancho de banda-volumen del diseño del sistema de caja cerrada. Al considerar la variación en la eficiencia de referencia del controlador que opera en el gabinete del sistema, se determinó la relación de la eficiencia de referencia máxima con la frecuencia de corte y el volumen del gabinete para sistemas de altavoces de caja cerrada. Posteriormente, Small [10] derivó una relación similar para sistemas de altavoces de caja ventilada. Cuando Small [6] comparó estos dos conjuntos de resultados, reveló que el sistema de caja cerrada tiene un valor teórico máximo de eficiencia de referencia que es 2,9 dB menor que el del sistema de caja ventilada. Esto sugiere que un altavoz de suspensión acústica con el mismo volumen de gabinete y corte de baja frecuencia de -3 dB que un sistema de caja ventilada será hasta 2,9 dB menos sensible que su contraparte. Si la eficiencia de referencia y la frecuencia de corte de los dos sistemas son las mismas, entonces el volumen del gabinete del altavoz de suspensión acústica será aproximadamente el doble que el del sistema ventilado.
Aunque los altavoces de alta fidelidad en caja suelen describirse como de suspensión acústica o con puerto (bass reflex), dependiendo de la ausencia o presencia de un tubo de puerto o ventilación, también es cierto que, en altavoces de caja típicos con más de dos controladores, los controladores de rango medio entre el woofer y el tweeter suelen estar diseñados como de suspensión acústica, con un espacio de aire separado y sellado, incluso si el woofer en sí no lo está. [ cita requerida ] Sin embargo, una notable excepción a esto fue el Sonus Faber Stradivari Homage, que utilizó un recinto con puerto para el rango medio. [11]